Nomenclatura y Formulacion de Los Compuestos Inorganicos_Schaum

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Y

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5LFDUGR5LJXHUD9HJD (PLOLR4XLxRi&DEDQD -RVp9LOD$EDG 8QLYHUVLGDGGH6DQWLDJRGH&RPSRVWHOD 1RYLHPEUH

YLL

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YLLL

1

INTRODUCCIÓN

En el estudio de la Química Inorgánica, es imprescindible establecer un lenguaje específico que nos permita identificar los compuestos a los que nos estamos refiriendo en cada momento y distinguir a unos de otros por sus nombres y fórmulas. Para utilizar adecuadamente este libro es necesario partir de algunos conocimientos básicos como los representados por los términos átomo, ion, isótopo, elemento, compuesto, molécula, enlace, configuración electrónica, etc., que se pueden encontrar en cualquier texto básico de Química. En este primer capítulo se presentan a modo de introducción, algunos otros conceptos que serán profusamente mencionados a lo largo del libro y que así se podrán tener más fácilmente presentes.

1.1

SÍMBOLO ATÓMICO

Es el conjunto de una, dos o tres letras que se usa para representar un átomo en una fórmula química.

Ejemplo 1.1 Elemento

Símbolo

Hidrógeno

H

Hierro

Fe

Frecuentemente, para describir adecuadamente un elemento químico se acompaña su símbolo atómico con subíndices y superíndices que dan información sobre su número atómico, número másico y carga iónica. Como recordará: – El número atómico es el número de protones de ese átomo. – El número másico es el número total de protones y neutrones de ese átomo. Así, el número másico A de un átomo de símbolo X se indica por un superíndice a la izquierda (AX); la carga iónica q por un superíndice a la derecha acompañado del correspondiente signo 1 o 2 (Xq1 o Xq2, no debe utilizarse 1q 2q X o X ); y el número atómico Z se indica por un subíndice a la izquierda (z X).

Ejemplo 1.2 Observe como se representa un átomo de azufre (S), de número másico 32 y con dos cargas positivas (21).

Nº másico

Nº atómico

32 16

S

21

Carga iónica

1

2 NOMENCLATURA Y FORMULACIÓN DE LOS COMPUESTOS INORGÁNICOS

En la tabla siguiente se muestran los símbolos de los elementos ordenados por números atómicos crecientes, junto con sus masas atómicas y configuraciones electrónicas más externas. Las masas atómicas mostradas son valores promedios (en unidades de masa atómica) teniendo en cuenta la abundancia isotópica natural de cada elemento. Recuerde que una unidad de masa atómica (uma) es la doceava parte de la masa de un átomo de 12C (carbono-12). TABLA 1.1 Número atómico

Símbolo

1

Estructura electrónica más externa

Nombre

Masa atómica

H

Hidrógeno

1,0079

1s1

2

He

Helio

4,0026

1s2

3

Li

Litio

6,941

2s1

4

Be

Berilio

9,012

2s2

5

B

Boro

10,810

2s2 sp1

6

C

Carbono

12,011

2s2 2p2

7

N

Nitrógeno

14,006

2s2 2p3

8

O

Oxígeno

15,999

2s2 2p4

9

F

Flúor

18,998

2s2 2p5

10

Ne

Neón

20,179

2s2 2p6

11

Na

Sodio

22,989

3s1

12

Mg

Magnesio

24,305

3s2

13

Al

Aluminio

26,981

3s2 3p1

14

Si

Silicio

28,085

3s2 3p2

15

P

Fósforo

30,973

3s2 3p3

16

S

Azufre

32,066

3s2 3p4

17

Cl

Cloro

35,452

3s2 3p5

18

Ar

Argón

39,948

3s2 3p6

19

K

Potasio

39,098

4s1

20

Ca

Calcio

40,078

4s2

21

Sc

Escandio

44,956

3d1 4s2

22

Ti

Titanio

47,88

3d 2 4s2

23

V

Vanadio

50,941

3d3 4s2

24

Cr

Cromo

51,996

3d5 4s1

25

Mn

Manganeso

54,938

3d5 4s2

26

Fe

Hierro

55,847

3d 2 4s2

27

Co

Cobalto

58,933

3d7 4s2

28

Ni

Niquel

58,69

3d8 4sv

INTRODUCCIÓN 3

TABLA 1.1 (continuación) Símbolo

29

Cu

Cobre

63,546

3d10 4s1

30

Zn

Cinc

65,39

3d10 4s2

31

Ga

Galio

69,723

4s2 4p1

32

Ge

Germanio

72,61

4s2 4p2

33

As

Arsénico

74,921

4s2 4p3

34

Se

Selenio

78,96

4s2 4p4

35

Br

Bromo

79,904

4s2 4p5

36

Kr

Kriptón

83,80

4s2 4p6

37

Rb

Rubidio

85,467

5s1

38

Sr

Estróncio

87,62

5s2

39

Y

Itrio

88,905

4d1 5s2

40

Zr

Circonio

91,224

4d2 5s2

41

Nb

Niobio

92,906

4d4 5s1

42

Mo

Molibdeno

95,94

4d5 5s1

43

Tc

Tecnecio

98,906

4d5 5s2

44

Ru

Rutenio

101,07

4d7 5s1

45

Rh

Rodio

102,905

4d8 5s1

46

Pd

Paladio

106,42

4d10 5s0

47

Ag

Plata

107,868

4d10 5s1

48

Cd

Cadmio

112,411

4d10 5s2

49

In

Indio

114,82

5s2 5p1

50

Sn

Estaño

118,710

5s2 5p2

51

Sb

Antimonio

121,75

5s2 5p3

52

Te

Teluro

127,60

5s2 5p4

53

I

Yodo

126,904

5s2 5p5

54

Xe

Xenón

131,29

5s2 5p6

55

Cs

Cesio

132,905

6s1

56

Ba

Bario

137,27

6s2

57

La

Lantano

138,905

5d1 6s2

58

Ce

Cerio

140,115

4f 2 5d0 6s2

59

Pr

Praseodimio

140,907

4f 3 5d0 6s2

60

Nd

Neodimio

144,24

4f 4 5d0 6s2

Nombre

Masa atómica


Número atómico


TABLA 1.1 (continuación) Símbolo

61

Pm

Prometio

(145)

4f 5 5d0 6s2

62

Sm

Samario

150,36

4f 6 5d0 6s2

63

Eu

Europio

151,965

4f 7 5d0 6s2

64

Gd

Gadolinio

157,25

4f 7 5d1 6s2

65

Tb

Terbio

158,925

4f 9 5d0 6s2

66

Dy

Disprosio

162,50

4f 10 5d0 6s2

67

Ho

Holmio

164,930

4f 11 5d0 6s2

68

Er

Erbio

167,26

4f 12 5d0 6s2

69

Tm

Tulio

168,934

4f 12 5d0 6s2

70

Yb

Iterbio

173,04

4f 14 5d0 6s2

71

Lu

Lutecio

174,967

4f 14 5d1 6s2

72

Hf

Hafnio

178,49

5d 2 6s2

73

Ta

Tántalo

180,948

5d3 6s2

74

W

Wolframio

183,85

5d4 6s2

75

Re

Renio

186,207

5d5 6s2

76

Os

Osmio

190,2

5d6 6s2

77

Ir

Iridio

192,22

5d7 6s2

78

Pt

Platino

195,08

5d9 6s1

79

Au

Oro

196,966

5d10 6s1

80

Hg

Mercurio

200,59

5d10 6s2

81

Tl

Talio

204,383

6s2 6p1

82

Pb

Plomo

207,2

6s2 6p2

83

Bi

Bismuto

208,980

6s2 6p3

84

Po

Polonio

(209)

6s2 6p4

85

At

Astato

(210)

6s2 6p5

86

Rn

Radón

(222)

6s2 6p6

87

Fr

Francio

(223)

7s1

88

Ra

Radio

226,025

7s2

89

Ac

Actinio

(227)

6d1 7s2

90

Th

Torio

232,038

6d 2 7s2

91

Pa

Protactinio

231,035

5f 2 6d1 7s2

92

U

Uranio

238,028

5f 3 6d1 7s2

Nombre

Masa atómica


Número atómico

INTRODUCCIÓN 5

TABLA 1.1 (continuación)

1.2

Símbolo

93

Np

Neptunio

237,048

5f 4 6d1 7s2

94

Pu

Plutonio

(244)

5f 6 6d0 7s2

95

Am

Americio

(243)

5f 7 6d0 7s2

96

Cm

Curio

(247)

5f 7 6d1 7s2

97

Bk

Berkelio

(247)

5f 9 6d0 7s2

98

Cf

Californio

(251)

5f 10 6d0 7s2

99

Es

Einstenio

(252)

5f 11 6d0 7s2

100

Fm

Fermio

(257)

5f 12 6d0 7s2

101

Md

Mendelevio

(258)

5f 13 6d0 7s2

102

No

Nobelio

(259)

5f 14 6d0 7s2

103

Lr

Lawrencio

(262)

5f 14 6d1 7s2

104

Rf

Rutherfordio

(261)

6d 2 7s2

105

Db

Dubnio

(262)

6d3 7s2

106

Sg

Seaborgio

(266)

6d4 7s2

107

Bh

Bohrio

(264)

6d5 7s2

108

Rf

Hassio

(269)

6d6 7s2

109

Mt

Meitnerio

(268)

6d7 7s2

110

Ds

Darmstadtio

(271)

6d8 7s2

111

Rg

Roentgenio

(272)

6d9 7s2

112

Uub

Ununbio

(285)

6d10 7s2

113

Uut

Ununtrio

(284)

7s2 7p1

114

Uuq

Ununquadio

(289)

7s2 7p2

115

Uup

Ununpentio

(288)

7s2 7p3

116

Uuh

Ununhexio

(292)

7s2 7p4

Nombre

Masa atómica


Número atómico

TABLA PERIÓDICA

La Tabla Periódica —o Sistema Periódico— es un ordenamiento de los elementos en filas y columnas, en orden creciente de números atómicos y de acuerdo con su configuración electrónica. En la Tabla Periódica se denominan: – Períodos a las filas horizontales. – Grupos a las columnas verticales. Al final de este capítulo se muestran dos versiones de la Tabla Periódica: la convencional de 18 Grupos y la expandida de 32. Por su mayor claridad, en este texto usaremos la numeración de Grupos más recientemente propuesto por la IUPAC, que consiste en numerarlos del 1 al 18.


De acuerdo con su posición en la Tabla, los elementos se clasifican de diversos modos. El más general es el siguiente: TABLA 1.2 Metales Elementos

Semimetales No metales

Otras agrupaciones de elementos reciben también nombres colectivos cuyo uso está muy extendido. TABLA 1.3 Nombre colectivo

Elementos

Elementos de grupos principales

Los de los Grupos 1, 2, 13, 14, 15, 16, 17 y 18 (excepto el hidrógeno).

Elementos característicos

Los dos primeros elementos de los grupos principales (excepto los del Grupo 18).

Metales alcalinos

Elementos del Grupo 1 (excepto el hidrógeno).

Metales alcalinotérreos

Elementos del Grupo 2 (No siempre se incluye el berilio (Be) y magnesio (Mg) bajo esta denominación).

Calcógenos

Elementos del Grupo 16.

Halógenos


Gases nobles


Lantánidos

Elementos del lantano (La) al lutecio (Lu).

Actínidos

Elementos del actinio (Ac) al laurencio (Lr).

Elementos de transición

Los de los Grupos 3 al 11. El Grupo 12 tambien se suele incluir.

Primera serie de transición

Elementos del escandio (Sc) al cobre (Cu).

Elementos de transición interna

Lantánidos y actínidos.

Tierras raras

Escandio (Sc), ítrio (Y) y los lantánidos.

Los elementos 112-116 han sido sintetizados recientemente, pero aún no han sido nombrados. También se han hecho otras agrupaciones que clasifican los elementos en función de su configuración electrónica y que resultan muy útiles para racionalizar la reactividad de los miembros de cada una de esas agrupaciones, que mostramos a continuación. TABLA 1.4 Nombre colectivo

Elementos

Elementos del bloque s

Li, Be y otros elementos de sus Grupos.

Elementos del bloque p

Del B al Ne y otros elementos de sus Grupos.

Elementos de bloque d

Del Sc al Zn y otros elementos de sus Grupos.

Elementos del bloque f

Del Ce al Lu y otros elementos de sus Grupos.

INTRODUCCIÓN 7

1.3

NÚMERO DE OXIDACIÓN

El número de oxidación —o estado de oxidación— de un átomo X en un compuesto químico X-Y, es la carga que presentaría dicho átomo si los pares electrónicos de su enlace con Y fuesen asignados al átomo más electronegativo de los dos. Si hubiese varios enlaces, se aplicaría el mismo procedimiento a todos ellos. Un elemento puede, pues, presentar distintos estados de oxidación dependiendo del compuesto del que forme parte. Los números de oxidación son entonces una medida de la capacidad de combinación de ese átomo, y se representan mediante numerales romanos que pueden ser, según los casos, positivos, negativos o cero. En este último caso —por ejemplo, en sustancias homoatómicas—, su representación es 0. Estos números se utilizan con profusión en nomenclatura sistemática (sistema de Stock) y se escriben entre paréntesis, inmediatamente después del nombre del elemento al que se refieren. El signo 1 no se escribe, pero sí el 2. Sin embargo, en este texto, incluiremos el signo 1 en algunas tablas, para proporcionar la máxima claridad al lector. En la Tabla Periódica que acompaña a este capítulo se muestran los números de oxidación más usuales de todos los elementos. Será fácil recordar los principales números de oxidación de muchos de ellos asociándolos a su posición en dicha tabla.

1.4

NÚMERO DE CARGA

El número de carga de un ion es el número que representa su carga iónica. Se utiliza con cationes y aniones, pero nunca con especies neutras. En nomenclatura sistemática (sistema de Ewens-Bassett), se representa por un numeral arábico seguido del signo 1 o 2 entre paréntesis. Estos números se utilizarán ampliamente en los últimos capítulos de este texto.

1.5

FÓRMULAS

Son representaciones muy sencillas de los compuestos químicos basadas en el uso de símbolos, subíndices, paréntesis, trazos, etc. Una fórmula debe designar a un compuesto lo más claramente posible y evitar ambigüedades. Las podemos clasificar en:

Ejemplo 1.3

Fórmulas

Empíricas

KCl

CaSO4

Moleculares

S2Cl2

H 2O

Estructurales (desarrolladas)

Las normas de formulación para los distintos tipos de compuestos inorgánicos se verán en los capítulos sucesivos. A continuación se indican sucintamente las características de los tipos más importantes de fórmulas y la información que proporcionan.

Fórmula empírica La fórmula empírica de un compuesto es la formada por los símbolos atómicos y los subíndices numéricos apropiados. La fórmula empírica refleja la composición del compuesto expresada de manera que, utilizando números enteros para los subíndices, su relación sea la menor posible. En consecuencia, una fórmula empírica muestra solamente la composición estequiométrica del compuesto, y por ello no permite calcular su masa molecular o iónica. Este tipo de fórmulas suelen utilizarse para representar compuestos de estructura espacial indefinida o infinita, tales como redes iónicas o metálicas, polímeros, etc., que no forman moléculas discretas.


Ejemplo 1.4 KCl

CaSO4

(HBO2)n

Fórmulas moleculares Las fórmulas moleculares reflejan la composición exacta de las moléculas de un compuesto formado por moléculas discretas, y por tanto dan información sobre los elementos que la constituyen, la estequiometría y permiten calcular las masas moleculares. Para referirse a las fórmulas de iones, radicales, etc., que no son estrictamente “moléculas”, se utiliza también el nombre de fórmula de grupo.

Ejemplo 1.5 Fórmula molecular

Fórmula incorrecta

H 2O S2Cl2

SCl

H4P2O6

H2PO3

Fórmulas estructurales o desarrolladas Son fórmulas que proporcionan mucha más información que las anteriores, al especificar no sólo la composición sino también las conexiones entre los distintos átomos que constituyen el compuesto y su posición en el espacio. El grado de información que proporcionan puede ser muy variable y así, si se desea, se pueden distinguir los diversos tipos de enlace mostrándolos con trazos simples, dobles o triples. Se puede también elegir entre trazos continuos o discontinuos para mostrar la “tridimensionalidad” del compuesto (estéreoformulas). Como se puede ver, las fórmulas desarrolladas son las “representaciones” que más se aproximan a la realidad de la estructura química y por eso son especialmente útiles para el estudio de la reactividad y propiedades de los compuestos químicos. Obsérvese a continuación algunas fórmulas estructurales del ácido difosfórico, y nótese el distinto grado de información que proporciona cada una.


Fórmulas desarrolladas

H4P2O7

(OH)2OPOPO(OH)2

INTRODUCCIÓN 9


1.6

Fórmulas desarrolladas

SISTEMAS DE NOMENCLATURA

Al igual que con las fórmulas, un nombre debe definir un compuesto del modo más claro e inambigüo posible. En este libro, veremos cómo se nombran los distintos tipos de compuestos inorgánicos utilizando esencialmente nomenclatura sistemática. Sólo en aquellos casos en los que está admitida por la comunidad científica, utilizaremos la nomenclatura tradicional u otras semisistemáticas.

1 IA

2 IIA

3 IIIA

4 IVA

5 VA

6 VIA

7 VIIA

8

9 VIIIA

10

11 IB

12 IIB

13 IIIB

14 IVB

15 VB

16 VIB

17 VIIB

18 VIIIB

3

2

H

He

1I 2I 3

4

Li

Be

1I

5

B

1II

1III

6

C

1IV –II 1II –IV

7

8

N

O

1V 1II 1IV 1I 1III –III

–I –II

9

10

F

Ne

2I

11

12

13

14

15

16

17

18

Na

Mg

Al

Si

P

S

Cl

Ar

1I

1I

1III

19

20

21

K

Ca

Sc

1I

1II

22

1III

Ti

1IV 1III 1II

23

24

V

Cr

1V 1III 1IV 1II

1IV 1III 1II

1IV –II 1II –IV

1V 1III –III

1VI 1II 1IV –II

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Ga

Ge

As

Se

1VII 1III 1VI 1II 1IV

1III 1II

1III 1II

1III 1II

1II 1I

1II

1III

1IV –IV

1V 1III –III

1VII 1I 1V 2I 1III 35

36

Br

Kr

1VI 1IV –II

1VII 1I 1V 2I 1III

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

Rb

Sr

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

In

Sn

Sb

Te

I

Xe

1I

1II

55

56

Cs

Ba

1I

1II

87

88

Fr

Ra

1I

1II

1III

57

71

La-Lu

89

1IV

1V 1III

72

73

Hf

Ta

1IV

1V

1VI 1III 1IV

74

W

1VI 1III 1V 1II 1IV

1VII

75

Re

1II 1VI 1IV 1VII

1II 1VI 1III 1VIII 1IV 76

Os

1II 1VI 1III 1VIII 1IV

1II 1III 1IV

1IV 1II

1I

1II

77

78

79

80

Ir

Pt

Au

Hg

1II 1IV 1III 1VI

1IV 1II

1III 1I

1II 1I

1III

1IV 1II

1V 1III –III

1VI 1IV –II

81

82

83

84

Tl

Pb

Bi

Po

1III 1I

1IV 1II

1V 1III –III

1II

1VII 1I 1V 2I 1III 85

86

At

Rn

1I 1V 2I

103

Ac-Lr 57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

La

Ce

Pr

Nd

Pm

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

1III

1III 1IV

1III 1IV

89

90

91

Ac

Th

Pa

1III

1IV

1IV 1IV

1III

92

U

1III 1V 1IV 1VI

1III

93

Np

1III 1V 1IV 1VI

1II 1III

94

Pu

1III 1V 1IV 1VI

1II 1III

1III

1III 1IV

1III

1III

1III

1II 1III

1II 1III

1III

95

96

97

98

99

100

101

102

103

Am

Cm

Bk

Cf

Es

Fm

Md

No

Lr

1III 1V 1IV 1VI

1III

1III 1IV

1III

1III

1III

1II 1III

1II 1III

1III


TABLA 1.5 TABLA PERIÓDICA CON LOS NÚMEROS DE OXIDACIÓN MÁS FRECUENTES

TABLA 1.6 TABLA PERIÓDICA DE 32 COLUMNAS

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11

12

13

14

15

16 17 18

1

2

H

He

3

4

Li Be 11

12

Na Mg 19

20

21

K Ca 37

38

39

Rb Sr 55

56

22

23

Sc Ti V 40

41

24

25

26

88

28

29

30

42

43

44

45

46

47

48

Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd 57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os 87

27

Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn

89

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

101

102

103

104

105

106

107

108

77

Ir 109

78

79

80

Pt Au Hg 110

111

112

5

6

7

8

9

10

B

C

N

O

F

Ne

17

18

13

14

15

16

Al

Si

P

S

31

32

Ga Ge

33

As

34

Cl Ar 35

36

Se Br Kr

49

50

51

52

53

54

In

Sn

Sb

Te

I

Xe

84

85

86

81

82

83

Tl

Pb

Bi

113

114

115

Po At Rn 116

Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Rf Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup Uuh

INTRODUCCIÓN 11

1

24

H

Cr

Hidrógeno 1,008

2 2A

18 8A 2

Número atómico 13 3A

Cromo

Masa atómica

52,00

14 4A

15 5A

16 6A

17 7A

He Helio 4,003

3

4

5

6

7

8

9

10

Li

Be

B

C

N

O

F

Ne

Litio

Berilio

Boro

Carbono

Nitrógeno

Oxígeno

Flúor

Neón

6,941

9,012

10,81

12,01

14,01

16,00

19,00

20,18

11

12

13

14

15

16

17

18

Na

Mg

Al

Si

P

S

Cl

Ar

Sodio

Magnesio

22,99

24,31

3 3B

4 4B

5 5B

6 6B

7 7B

8

9 8B

10

11 1B

12 2B

Aluminio

Silicio

Fósforo

Azufre

Cloro

Argón

26,98

28,09

30,97

32,07

35,45

39,95

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

K

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Ga

Ge

As

Se

Br

Kr

Potasio

Calcio

Escandio

Titanio

Vanadio

Cromo

Manganeso

Hierro

Cobalto

Níquel

Cobre

Zinc

Galio

Germanio

Arsénico

Selenio

Bromo

Kriptón

39,10

40,08

44,96

47,88

50,94

52,00

54,94

55,85

58,93

58,69

63,55

65,39

69,72

72,59

74,92

78,96

79,90

83,80

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

Rb

Sr

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

In

Sn

Sb

Te

I

Xe

Rubidio

Estroncio

Itrio

Zirconio

Niobio

Molibdeno

Tecnecio

Rutenio

Rodio

Paladio

Plata

Cadmio

Indio

Estaño

Antimonio

Telurio

Yodo

Xenón

85,47

87,62

88,91

91,22

92,91

95,94

(98)

101,1

102,9

106,4

107,9

112,4

114,8

118,7

121,8

127,6

126,9

131,3

55

56

57

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

Cs

Ba

La

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg

Tl

Pb

Bi

Po

At

Rn

Cesio

Bario

Lantano

Hafnio

Tántalo

Wolframio

Renio

Osmio

Iridio

Platino

Oro

Mercurio

Talio

Plomo

Bismuto

Polonio

Astatinio

Radón

132,9

137,3

138,9

178,5

180,9

183,9

186,2

190,2

192,2

195,1

197,0

200,6

204,4

207,2

209,0

(210)

(210)

(222)

(117)

(118)

87

88

Fr

Ra

89

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

(116)

Ac

Rf

Db

Sg

Bh

Hs

Mt

Ds

Rg

Uub

Uut

Uuq

Uup

Uuh

Ununbio (285)

Ununtrio

Ununquadio

Ununpentio

Ununhexio

(284)

(289)

(288)

(292)

Francio

Radio

Actinio

Rutherfordio

Dubnio

Seaborgo

Bohrio

Hassio

Meitnerio

Darmestadtio

Roentgenio

(223)

(226)

(227)

(261)

(262)

(266)

(264)

(269)

(268)

(271)

(272)

Metales

Metaloides

No metales

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

Ce

Pr

Nd

Pm

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

Cerio

Praseodimio

Neodimio

Prometio

Samario

Europio

Gadolinio

Terbio

Disprosio

Holmio

Erbio

Tulio

Iterbio

Lutecio

140,1

140,9

144,2

(147)

150,4

152,0

157,3

158,9

162,5

164,9

167,3

168,9

173,0

175,0

103

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

101

102

Th

Pa

U

Np

Pu

Am

Cm

Bk

Cf

Es

Fm

Md

No

Lr

Torio

Protactinio

Uranio

Neptunio

Plutonio

Americio

Curio

Berkelio

Californio

Einstenio

Fermio

Mendelevio

Nobelio

Laurencio

232,0

(231)

238,0

(237)

(242)

(243)

(247)

(247)

(249)

(254)

(253)

(256)

(254)

(257)


TABLA 1.7 TABLA PERIÓDICA DE 32 COLUMNAS

1 1A

LOS ELEMENTOS QUÍMICOS: ESPECIES HOMOATÓMICAS 2.1

2

ELEMENTOS

Los elementos químicos son sustancias fundamentales constituidas por átomos que tienen el mismo número atómico, es decir, el mismo número de protones en sus núcleos. El número de átomos que forman un elemento es variable, y esto permite clasificarlos fácilmente en: a) Elementos monoatómicos: son los constituidos por un único átomo, tal como ocurre en los gases nobles.

Ejemplo 2.1 El helio (He). b) Elementos diatómicos: son los formados por dos átomos. Ejemplos representativos se encuentran en los halógenos y otros elementos no metálicos tales como el hidrógeno, nitrógeno u oxígeno.

Ejemplo 2.2 La molécula de cloro (Cl2). c) Elementos poliatómicos: constituidos por más de dos átomos. En este grupo se incluyen tanto los elementos formados por agrupaciones con un número definido de átomos —moléculas— como aquellos formados por redes indefinidas.

Ejemplo 2.3 El azufre, que puede presentarse formando moléculas de 8 átomos (S8). El carbono (C) que forma redes indefinidas.

Ejemplo 2.4

Elementos

2.2

Monoatómicos

He, Ne

Diatómicos

O2, Br2

Poliatómicos

S8, Cn

ELEMENTOS DE ESTRUCTURA DEFINIDA

Formulación Para representar un elemento formado por moléculas con un número n definido de átomos, se escribe el símbolo atómico A con el subíndice n a su derecha (A n). En el caso particular de los elementos monoatómicos (n=1), por simplicidad, se omite el subíndice. Así, elementos como los gases nobles (helio, neón, argón, kriptón, xenón y radón), que tienen una estructura monoatómica, se representan por su símbolo, mientras que el hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, flúor, cloro, bromo y yodo, en forma de moléculas diatómicas, se representan por el símbolo del elemento al que se añade el subíndice 2. En los casos de moléculas poliatómicas se utiliza el subíndice que corresponda. 13


Ejemplo 2.5 Monoatómicos

He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn

Diatómicos

H2, N2, O2, F2, Cl2, Br2, I2

Poliatómicos

P4, S6, S8

Nomenclatura Para nombrar cualquier elemento de fórmula molecular definida —elementos monoatómicos, diatómicos, etc.— se añade al nombre del átomo, el prefijo numérico que indica el número de átomos de la molécula. Los prefijos que designan los doce primeros números son: TABLA 2.1 1

mono

7

hepta

2

di

8

octa

3

tri

9

nona

4

tetra

10 deca

5

penta

11 undeca

6

hexa

12 dodeca

El prefijo mono- sólo se usa cuando el elemento no existe normalmente en estado monoatómico. En el caso de los elementos diatómicos más comunes, es también frecuente que se omita el prefijo di-.

Ejemplo 2.6 Fórmula

2.3

Nombre sistemático

Nombre común

H

Monohidrógeno

Hidrógeno atómico

N

Mononitrógeno

Nitrógeno atómico

N2

Dinitrógeno

Nitrógeno

He

Helio

Br2

Dibromo

Bromo

ELEMENTOS DE ESTRUCTURA INDEFINIDA

Formulación Los elementos de estructura molecular infinita o indefinida —metales y otros elementos químicos que forman redes— se representan por su símbolo atómico, que a veces se acompaña de “descriptores” que informan sobre el estado físico —como la palabra sólido, entre paréntesis— o del subíndice n, que indica precisamente que el número de átomos no está definido.

Nomenclatura Se nombran utilizando el nombre del átomo constituyente y mencionando su estado físico si es necesario.

LOS ELEMENTOS QUÍMICOS: ESPECIES HOMOATÓMICAS 15


2.4

Nombre

Fe (sólido)

Hierro

K (sólido)

Potasio

Hg (líquido)

Mercurio

Sen

Selenio

ALÓTROPOS

Se denominan alótropos, o formas alotrópicas, a las distintas modificaciones estructurales en las que se presenta un elemento. Las formas alotrópicas se diferencian entre sí, bien por el número de átomos, o bien por los tipos de red cristalina.

Ejemplo 2.7 El dioxígeno (O2 ) y el trioxígeno (ozono, O3 ) son dos formas alotrópicas del oxígeno, y el diamante y el grafito lo son del carbono.

Formulación Se formulan como antes, utilizando el símbolo atómico y el subíndice correspondiente.

Nomenclatura Si la forma alotrópica está constituida por moléculas discretas que poseen un número fijo de átomos, se nombran del modo visto anteriormente para elementos de estructura definida. El prefijo poli- se admite para designar números grandes y desconocidos —cadenas o anillos de gran tamaño, etc. Si un elemento se presenta como una mezcla de alótropos, se denomina simplemente por el nombre del átomo. Además de la nomenclatura sistemática, es frecuente emplear nombres comunes para muchas de las formas alotrópicas más conocidas. Fíjese en que, a menudo, en dichos nombres se utilizan “descriptores” que pueden ser OHWUDVJULHJDVĮȕȖHWF FRORUHVEODQFRURMRDPDULOORHWF RQRPEUHVGHPLQHUDOHVJUDILWRGLDPDQWHHWF Le mostramos una selección de sustancias homoatómicas en la que se incluyen sus nombres sistemáticos y comunes.


Nombre sistemático

Nombre común

O2

Dioxígeno

Oxígeno

O3

Trioxígeno

Ozono

P4

Tetrafósforo

Fósforo blanco

S6

Hexaazufre

S8

Octaazufre

$]XIUHĮ $]XIUHȕ

Sn

Poliazufre

Azufre P (Azufre plástico)

S6 1 S8 1 Sn

Azufre


Cuando un elemento posee modificaciones alotrópicas de tipo cristalino, la nomenclatura sistemática incluye términos que describen el tipo de red cristalina. Dada su complejidad, no se describen en este texto. A continuación, mostramos algunos ejemplos incluyendo los nombres comunes, mucho más utilizados.


2.5

Nombre común

Pn

Fósforo negro Fósforo rojo

Cn

Diamante Grafito

Fen

+LHUURĮ +LHUURȖ

ISÓTOPOS

Los isótopos de un elemento son los átomos que poseen el mismo número atómico pero distinta masa atómica, o lo que es igual, el mismo número de protones pero distinto número de neutrones.

Formulación Se representan por el símbolo del elemento (A), con un superíndice m a la izquierda que especifica la masa atómica, ( mA).

Ejemplo 2.10 El elemento carbono, de número atómico 6 y masa atómica 12, se representa por el símbolo 12C.

Nomenclatura Los isótopos reciben el nombre del átomo constituyente seguido del número que indica la masa atómica.

Ejemplo 2.11 El elemento representado por 12C se llama “carbono-12”. La excepción la constituye el hidrógeno. Sus tres isótopos reciben los siguientes nombres y símbolos.

Ejemplo 2.12 Símbolo 1

H

2

Nombre Protio

H (o D)

Deuterio

H (o T)

Tritio

3

Las moléculas de dideuterio ( 2H2 o D2 ) y de ditritio ( 3H2 o T2 ), al igual que ya vimos para situaciones análogas, se suelen denominar con los nombres comunes de deuterio y tritio respectivamente.

2.6

FÓRMULAS DESARROLLADAS

En algunos casos resulta sencillo representar los elementos poliatómicos mediante fórmulas estructurales desarrolladas que indican la disposición espacial de los átomos en la molécula. Tal es el caso de los elementos diatómicos,


dónde se utilizan trazos entre los símbolos atómicos para indicar los enlaces covalentes que se forman por compartición de dos electrones. Los dobles enlaces se indican por dos trazos y los triples por tres. Dichas representaciones VRQPX\~WLOHVDSHVDUGHTXHQRLQIRUPDQVREUHHOWLSRıRʌGHHQODFH3DUDVXPHMRUFRPSUHQVLyQHOOHFWRUGHEH familiarizarse con las llamadas “representaciones de Lewis”, que figuran en cualquier texto de Química básica, y de las que la mostramos unos ejemplos.

Ejemplo 2.13 Estructura de Lewis

Fórmula molecular

Fórmula desarrollada

H2 Cl2 O2 N2

S8

Ejercicios 2.1.

2.2.

Escriba las fórmulas de las siguientes substancias. a) Mercurio

b) Aluminio

c) Xenón

d) Yodo

e) Monoyodo

f) Diyodo

g) Yodo atómico

h) Poliazufre

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

b) 79Br

c) F2

d) Cl

f) T2

g) O3

h) Pn

Nombre las siguientes substancias. a) Ti 3

e) H2


2.3.

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

Seleccione, de entre las siguientes parejas, las fórmulas que representen dos formas alotrópicas de un mismo elemento. a) O2 y O3

b) S6 y S20

c) 16O y 18O

d) 2H2 y 3H2

e) P4 y Pn

f) Cn y C60

Respuesta:

2.4.

Señale cuáles de los siguientes isótopos están descritos incorrectamente. a) 188O

b) 32H

c) 31H

d) 42He

e) 12 26 Mg

Respuesta:

2.5.

Entre los siguientes nombres y fórmulas seleccione aquellos que representan substancias homoatómicas. a) Agua

b) Sal común

c) Diamante

d) Sacarosa

e) Etanol

f) Aire

g) Cuarzo

h) Esmeralda

i) Estaño gris

j) Manganeso į

k) Bronce

l) 81Br 2

m) 2H - 3H

n) HCl

Respuesta:

2.6.

Represente mediante fórmulas desarrolladas, las moléculas siguientes mostrando los pares electrónicos no compartidos. a) F2

b) O3 a)

c) P4

d) S8 b)


c)

d)

Soluciones 2.1. a)

b)

c)

d)

Hg

Al

Xe

I2

e)

f)

g)

I2

I

h)

I

sn

2.2. a)

b)

e)

f)

Ditritio Tritio

Ditritio Tritio

2.3. a)

b)

b)

e)

c)

i)

Diflú or or lú F

rom B o-7 9

Tita io n

e)

f)

j)

l)

2.4.

2.5. m)

c)

g)

Trioxígeno Ozono

d)

on M ocloro loroa C tó io m c

h)

Fósforo negro


2.6. a)

b)

c)

d)

COMPUESTOS BINARIOS DEL HIDRÓGENO

3

Se denominan compuestos binarios a los formados por dos elementos diferentes. Las compuestos binarios formados por hidrógeno con otros elementos, se conocen por hidruros y tienen propiedades físicas y químicas muy variadas que se relacionan con el mayor o menor carácter covalente de sus enlaces y las electronegatividades de sus componentes. El átomo de hidrógeno posee un único electrón (1s1), que en unos casos se cede fácilmente al otro elemento, mientras que en otros es el hidrógeno el que capta o comparte un electrón del otro elemento. De esta forma se completa el orbital 1s y adquiere la configuración electrónica del helio (1s2). Vamos a ver cómo se nombran las combinaciones binarias del hidrógeno con los elementos no metálicos y con los metálicos.

3.1

HIDRÓGENO CON NO METALES

Formulación Para formular los compuestos binarios de hidrógeno con no metales, siga los siguientes pasos: 1) Escriba los símbolos del hidrógeno y del otro elemento en el orden que establece la siguiente lista, escribiendo primero el que aparece más a la izquierda. B, Si, C, Sb, As, P, N, H, Te, Se, S, At, I, Br, Cl, O, F. Esta secuencia —basada, aunque no de un modo estricto, en orden de electronegatividades— es también utilizada para la formulación de cualquier otra combinación binaria entre no metales. 2) Escriba, a la derecha de cada símbolo, el subíndice numérico que corresponde al número de oxidación del otro elemento (el subíndice 1 se omite por simplicidad). Para ello tenga en cuenta que en las combinaciones del hidrógeno con no metales, se considera que su número de oxidación es 1I, mientras que al otro elemento le corresponde un número de oxidación negativo. A continuación, mostramos los números de oxidación usuales para los elementos de la lista anterior en sus combinaciones con hidrógeno. Es conveniente que asocies esos números de oxidación con su posición —Grupo— en la Tabla Periódica. TABLA 3.1 Grupo

Elementos

Nº de oxidación

13

B

2III

14

C, Si

2IV

15

N, P, As, Sb

2III

16

O, S, Se, Te

2II

17

F, Cl, Br, I, At

2I 21


Ejemplo 3.1 Nº de oxidación

Fórmula

Fórmulas incorrectas

H = 1I Si = 2IV

SiH4

H4Si, Si4H

H = 1I N = 2III

NH3

H3N, N3H

H = 1I

O = 2II

H 2O

OH2, HO2

H = 1I

Br = 2I

HBr

BrH

Como se puede comprobar en los ejemplos anteriores, la suma de los números de oxidación de todos los átomos de un compuesto neutro es cero.

Nomenclatura Para nombrarlos, vamos a dividir las combinaciones binarias de hidrógeno con no metales en dos grupos. a) Hidrácidos. Nomenclatura sistemática Los compuestos de hidrógeno con F, Cl, Br, I, S, Se y Te suelen recibir el nombre de hidrácidos, debido a que al disolverse en agua y disociarse generan disoluciones ácidas. – Se nombran añadiendo la terminación -uro al nombre —a veces abreviado o de origen latino— de dichos elementos, seguidos de las palabras de hidrógeno. – Se pueden también nombrar añadiéndole al nombre del elemento la terminación -ano, pero esta nomenclatura es mucho menos utilizada. – Los hidrácidos generados en disolución acuosa, se nombran con la palabra ácido seguida del nombre del no metal al que se añade el sufijo -hídrico.


Nombre sistemático

Nombre en disolución acuosa

HF

Fluoruro de hidrógeno Fluorano

Ácido fluorhídrico

HCl

Cloruro de hidrógeno Clorano

Ácido clorhídrico

HBr

Bromuro de hidrógeno Bromano

Ácido bromhídrico

HI

Yoduro de hidrógeno Yodano

Ácido yodhídrico

HAt

Astaturo de hidrógeno Astatano

H 2S

Sulfuro de hidrógeno Sulfano

Ácido sulfhídrico

H2Se

Seleniuro de hidrógeno Selano

Ácido selenhídrico

H2Te

Telururo de hidrógeno Telano

Ácido telurhídrico

COMPUESTOS BINARIOS DEL HIDRÓGENO 23

b) Otros compuestos binarios del hidrógeno con no metales. Nomenclatura sistemática Los compuestos de hidrógeno con otros no metales (en general, de los Grupos 13, 14, 15 y 16) reciben nombres sistemáticos formados por una raíz que indica cuál es el elemento y la terminación -ano. En algunos casos reciben nombres comunes (metano, amoníaco, agua,...) que son los que se utilizan habitualmente.


Nombre sistemático

Nombre común

BH3

Borano

CH4

Carbano

SiH4

Silano

NH3

Azano

Amoníaco

PH3

Fosfano

Fosfina

AsH3

Arsano

Arsina

SbH3

Estibano

Estibina

H 2O

Oxidano

Agua

Metano

El borano (BH3) no es la combinación habitual de boro con hidrógeno. Este elemento forma agrupaciones de mayor tamaño que se nombran con un prefijo numérico (di-, tri-, etc.) que indica el número de átomos de boro, y la palabra borano, seguida del número de átomos de hidrógeno, entre paréntesis.


Nombre sistemático

Nombre común

B2H6

Diborano(6)

Diborano

B3H5

Triborano(5)

Triborano

B4H6

Tetraborano(6)

Tetraborano

Algunos otros no metales también forman hidruros complejos, en los que el no metal forma enlaces consigo mismo. Dichos compuestos se nombran de modo sistemático añadiendo los prefijos di-, tri-, tetra-, etc., al nombre del hidruro más simple. Los prefijos numéricos indican el número de átomos del elemento. Le mostramos algunos ejemplos.


Fórmula semidesarrollada

Nombre sistemático

Nombre común

Si2H6

H3SiSiH3

Disilano

Si3H8

SiH3SiH2SiH3

Trisilano

Si4H10

SiH3SiH2SiH2SiH3

Tetrasilano

N2H4

H2NNH2

Diazano

Hidrazina

P2H4

H2PPH2

Difosfano

Difosfina


Ejercicios 3.1.

3.2.

3.3.

Formule los siguientes compuestos. a) Cloruro de hidrógeno

b) Seleniuro de hidrógeno

c) Telururo de hidrógeno

d) Amoníaco

e) Arsano

f) Tetraborano(10)

g) Fosfina

h) Pentasilano

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

Nombre los siguientes compuestos. a) H2S

b) HF (en agua)

c) AsH3

d) DI

e) H79Br

f) D2O

g) CH4

h) B2H6

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

Señale, en cada par, la fórmula correcta. a)

1) H81Br

2) 81BrH

b)

1) H2Te

2) TeH2

c)

1) As2H4

2) H4As2


d)

1) HS

2) H2S

e)

1) D3N

2) ND3

f)

1) Si2H6

2) Si2H10

a)

3.4.

b)

d)

e)

f)

Señale, en cada par, el nombre correcto. a)

1) Hidruro de bromo

2) Bromuro de hidrógeno

b)

1) Seleniuro de hidrógeno

2) Dihidruro de selenio

c)

1) Silano

2) Hidruro de tetrasilicio

d)

1) Fosforuro de hidrógeno

2) Fosfina

e)

1) Pentahidruro de nitrógeno

2) Azano

f)

1) Ácido de cloro

2) Ácido clorhídrico

a)

3.2

c)

b)

c)

d)

e)

f)

HIDRÓGENO CON METALES

Las combinaciones binarias de hidrógeno con metales se conocen como hidruros metálicos.

Formulación La fórmula se construye con símbolos y subíndices como en el caso de los no metales. El símbolo del metal va siempre delante del símbolo del hidrógeno. En estos compuestos se considera que el hidrógeno tiene un número de oxidación 2I, mientras que el del metal es positivo. Le recordamos los números de oxidación más frecuentes en algunos metales. TABLA 3.2 Grupo

Elementos

Nº de oxidación

1

Li, Na, K, Rb, Cs

1I

2

Be, Mg, Ca, Sr, Ba

1II

13

Al, Ga

1III

14

Ge, Sn, Pb

1IV


Fórmula correcta

Fórmulas incorrectas

Na = 1I

NaH

HNa, Na1H1

H = 2I Ca = 1II

CaH2

H2Ca, Ca2H

H = 2I Al = 1III

AlH3

H3Al, Al3H

H = 2I Pb = 1IV

PbH4

H4Pb, Pb4H

H = 2I


Nomenclatura a) Nomenclatura sistemática Los nombres se forman con la palabra hidruro precedida de un prefijo numérico (mono-, di-, tri-, etc.) que indica el número de hidrógenos seguida de la preposición de y el nombre del metal. b) Nomenclatura de Stock Es una nomenclatura sistemática muy utilizada en la que no se usan prefijos numéricos, salvo en casos especiales. El nombre se forma con la expresión hidruro de... seguida del nombre del metal y su número de oxidación entre paréntesis. En ambos sistemas de nomenclatura cuando el metal tiene un único número de oxidación y no hay confusión posible (Li, Na, K, Ca,...), los prefijos (mono-, di-, tri-,...) o los números de oxidación (I, II, III,...) se pueden suprimir por innecesarios. En los siguientes ejemplos mostramos los nombres de algunos compuestos utilizando ambos tipos de nomenclatura junto con el nombre que se prefiere cuando es posible omitir los prefijos y/o números de oxidación.


Nombre sistemático

Nombre Stock

Nombre preferido

NaH

Monohidruro de sodio

Hidruro de sodio(I)

Hidruro de sodio

CaH2

Dihidruro de calcio

Hidruro de calcio(II)

Hidruro de calcio

AlH3

Trihidruro de aluminio

Hidruro de aluminio(III) Hidruro de aluminio

PbH4

Tetrahidruro de plomo

Hidruro de plomo(IV)

Hidruro de plomo

Los hidruros de metales de los Grupos 14, 15, 16 y 17 se pueden nombrar también como los de los no metales. A continuación, le mostramos cómo nombrar estos compuestos:


Nombre sistemático

Nombre común

GeH4

Germano

SnH4

Estannano

PbH4

Plumbano

BiH3

Bismutano

Bismutina

PoH2

Polano

Poloniuro de hidrógeno

Algunos de estos hidruros presentan agrupaciones superiores, que se nombran con los prefijos di-, tri-, etc., del modo ya visto para no metales (por ejemplo, los silanos).



Sn 2H6

H3SnSnH3

Nombre sistemático Diestannano


3.3

CÓMO FORMULAR UN HIDRURO A PARTIR DE SU NOMBRE SISTEMÁTICO

Para representar la fórmula de un hidruro a partir de su nombre sistemático: 1) Escriba los símbolos del hidrógeno y el del otro elemento. – Si éste es un no metal, necesita saber cuál de los dos símbolos se escribe antes (utilice la secuencia mostrada al principio de este capítulo). – Si es un metal, su símbolo se escribe siempre a la izquierda del hidrógeno. 2) Coloque los subíndices basándose en los prefijos numéricos mono-, di-, tri-, etc. Recuerde que mono- se suele omitir, lo mismo que di-, tri-, etc., si el elemento posee un único número de oxidación. Si la nomenclatura es de tipo Stock, utilice el número de oxidación expresado en el nombre para deducir los subíndices. Recuerde que dicho número es, en la fórmula, el subíndice del hidrógeno.

Ejemplo 3.10

Nombre

3.4

Símbolos

Fórmulas

Fluoruro de hidrógeno

HF

HF

Hidruro de calcio

Ca H

CaH2

Hidruro de uranio(III)

UH

UH3


En algunos hidruros, especialmente aquellos con marcado carácter covalente, las fórmulas estructurales desarrolladas son muy útiles porque indican la conectividad entre los átomos y su distribución en el espacio, que son esenciales para interpretar las propiedades y reactividad del compuesto. Obsérvelo en los siguientes ejemplos.

Ejemplo 3.11 Fórmula molecular HBr

NH3

CH4



Ejercicios

3.5.

3.6.

3.7.

Formule los siguientes compuestos. a) Hidruro de litio

b) Hidruro de magnesio

c) Estannano

d) Hidruro de estaño(IV)

e) Hidruro de cobre(I)

f) Deuteruro de sodio

g) Trihidruro de (238U)uranio h) Hidruro de uranio(III)

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

Nombre los siguientes compuestos. a) KH

b) CsD

c) BeH2

d) GeH4

e) SrH2

f) PbH4

g) AlH3

h) GaH3

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

Señale, en cada par, la fórmula correcta. a)

1) CaH

2) CaH2


b)

1) LiH

2) HLi

c)

1) SrH3

2) SrH2

d)

1) PbH

2) PbH4

e)

1) NaH

2) NaH2

f)

1) AlD2

2) AlD3

a)

3.8.

3.9.

b)

c)

d)

e)

f)

Señale, en cada par, el nombre correcto. a)

1) Hidruro de tetraestaño

2) Estannano

b)

1) Aluminuro de hidrógeno

2) Trihidruro de aluminio

c)

1) Hidruro de plomo(VI)

2) Plumbano

d)

1) Hidruro de bario

2) Trihidruro de bario

e)

1) Hidruro de magnesio

2) Dihidruro de dimagnesio

f)

1) Hidruro de calcio

2) Tetrahidruro de calcio

a)

b)

c)

d)

e)

f)

Dibuje las fórmulas estructurales desarrolladas, mostrando los pares electrónicos no enlazantes. a) HF

b) H2O

c) PH3

d) AlH3

e) Si2H6

f) B2H6

a)

b)

c)

d)


e)

f)

Soluciones 3.1. a)

b)

HC l

H2Se

e)

f)

AsH 3

B4H10

c)

d)

H 2Te

NH 3

g)

h)

H P

Si5H12 3

SiH3 SiH2SiH2SiH2SiH3

3.2. a)

Sulfuro de hidrógeno Sulfano

c)

rAs ano rs A ina

e)

( 79 B r)B rom uro de hidrógeno

g)

etano M

b)

ido fluorhídric c Á o

d)

oYduro de deuterio

f)

Aua deuterada (nom g re com b n) ú gua p A esada (nom re c b om n) ú

h)

ib D orano(6 )


3.3. a) 1)

b) 1)

c) 1)

d) 2)

e) 2)

f) 1)

a) 2)

b) 1)

c) 1)

d) 2)

e) 2)

f) 2)

3.4.

3.5. a)

b)

H g M

iH L

e)

c)

H n S

2

H n S

4

f)

H u C

d)

g)

h)

H U

238

UH3

D a N

3.6. a)

b)

Hidruro de p otas io

euteruro de cesio D

c)

d)

Hidruro de b erilio

Hidruro de germ an io

e)

f)

Hidruro de estron io c

lum P an b o

g)

h)

Hidruro de alum in io

Hidruro de galio

3.7. a) 2)

b) 1)

c) 2)

d) 2)

e) 1)

f) 2)

a) 2)

b) 2)

c) 2)

d) 1)

e) 1)

f) 1)

3.8.

4

3


3.9. a)

b)

c)

d)

e)

f)

COMPUESTOS BINARIOS DEL OXÍGENO

4

Los compuestos binarios del oxígeno se llaman óxidos. En ellos, el oxígeno, con configuración electrónica 1s1 2s2 2p4, trata de adquirir la configuración del gas noble neón —1s1 2s2 2p6 — tomando dos electrones y por lo tanto presentando un número de oxidación 2II. Al ser el oxígeno el segundo elemento más electronegativo del Sistema Periódico, todos los elementos que se combinan con él, con la excepción del flúor que es más electronegativo, toman un número de oxidación siempre positivo. Veamos cómo se nombran los óxidos de los no metales y de los metales.

4.1

OXÍGENO CON NO METALES

Estos óxidos se conocen también como óxidos ácidos porque sus disoluciones acuosas son ácidas. Frecuentemente, elementos no metálicos tales como el nitrógeno y el azufre, pueden presentar varios números de oxidación distintos y esto da lugar a la existencia de varios óxidos diferentes del mismo elemento. Observe los siguientes óxidos de nitrógeno.


Nº de oxidación del nitrógeno

N2O

1I

NO

1II

N2O3

1III

NO2

1IV

N2O4

1IV

N2O5

1V

Formulación Para formular los óxidos de los elementos no metálicos, se siguen las normas generales de formulación de los compuestos binarios. De modo resumido, y aplicadas a estos óxidos, consisten en: 1) Se escriben los símbolos de los elementos: el más electronegativo a la derecha y el más electropositivo a la izquierda. Esto significa que con la única excepción del flúor, todos los demás elementos no metálicos se escriben a la izquierda del oxígeno. Puede encontrar ayuda en la siguiente lista, escribiendo primero el elemento que está más a la izquierda y que es aplicable a cualquier otra combinación binaria entre no metales además de estos óxidos. Rn, Xe, Kr, Ar, Ne, He, B, Si, C, Sb, As, P, N, H, Te, Se, S, At, I, Br, Cl, O, F. 2) Escriba a la derecha de cada símbolo, el subíndice que representa el número de oxidación del otro elemento, de manera que en la fórmula resultante, los subíndices son los números de oxidación intercambiados (el subíndice 1 se omite). 33


Los subíndices resultantes se simplifican para obtener los números enteros menores posibles. Sin embargo, en ocasiones la estructura del compuesto corresponde realmente a la representada por la fórmula sin simplificar y por lo tanto así ha de utilizarse. Observe en los siguientes ejemplos que existen dos óxidos de nitrógeno(IV) diferentes: el NO2 y el N2O4.


Fórmula sin simplificar

N = 1I

O = 2II

N2O

N = 1II

O = 2II

N2O2

N = 1III

O = 2II

N2O3

N = 1IV

O = 2II

N2O4

N = 1IV

O = 2II

N2O4

N = 1V

O = 2II

N2O5

Fórmula simplificada

NO

NO2

Fíjese en que, al tratarse de compuestos neutros, la suma de los números de oxidación de todos los átomos es cero.

Nomenclatura Para nombrar los óxidos no metálicos, podemos utilizar cualquiera de los dos procedimientos que se han visto anteriormente. a) Nomenclatura sistemática – Los nombres se forman con la palabra óxido acompañada de un prefijo numérico (mono-, di-, tri-, etc.) que indica el número de átomos de oxígeno en la fórmula. Le sigue la preposición de y el nombre del otro elemento, también acompañado de su correspondiente prefijo numérico. – Los prefijos se omiten en todos aquellos casos en los que los elementos de la fórmula tienen un único número de oxidación y por tanto no hay confusión posible. – Nótese que en lugar de monoóxido se utiliza la contracción monóxido. b) Nomenclatura de Stock Se utiliza la expresión óxido de... seguida del nombre del otro elemento y su número de oxidación entre paréntesis y sin signo. Como antes, en los casos en que ese elemento tenga un único número de oxidación, se puede omitir por innecesario.


Nombre sistemático

Nombre Stock

N2O

Óxido de dinitrógeno

Óxido de nitrógeno(I)

NO

Monóxido de nitrógeno

Óxido de nitrógeno(II)

N2O3

Trióxido de dinitrógeno

Óxido de nitrógeno(III)

NO2

Dióxido de nitrógeno

Óxido de nitrógeno(IV)

N2O4

Tetraóxido de dinitrógeno

Óxido de dinitrógeno(IV)

N2O5

Pentaóxido de dinitrógeno

Óxido de nitrógeno(V)

COMPUESTOS BINARIOS DEL OXÍGENO 35

Como ya comentamos, existen dos óxidos de nitrógeno(IV) que están en equilibrio: el NO2 y el N2O4, que es un dímero. En este caso, se añade al “nombre Stock” del N2O4 un prefijo numérico (di-) para distinguirlo del NO2. Tanto los prefijos numéricos (nomenclatura sistemática), como los números de oxidación (nomenclatura Stock), se suprimen cuando no existe ambigüedad. De ese modo, los nombres de los compuestos son iguales en las dos nomenclaturas.


Nombre sistemático

Nombre Stock

Nombre preferido

SiO2

Dióxido de silicio

Óxido de silicio(IV)

Óxido de silicio

B2O3

Trióxido de diboro

Óxido de boro(III)

Óxido de boro

Compuestos del oxígeno con flúor: Fluoruros del oxígeno Al ser el oxígeno menos electronegativo que el flúor, sus combinaciones se consideran fluoruros en lugar de óxidos. En estos compuestos, el flúor posee un estado de oxidación negativo (2I) y el oxígeno positivo (1I, 1II) y, de acuerdo con lo establecido, el símbolo del oxígeno se escribe a la izquierda. Le mostramos los dos fluoruros de oxígeno más estables.


Fórmula

Nombre Sistemático

Nombre Stock

O = 1II

F = 2I

OF2

Difluoruro de oxígeno

Fluoruro de oxígeno(II)

O = 1I

F = 2I

O2F2

Difluoruro de dioxígeno

Fluoruro de dioxígeno(I)

Ejercicios 4.1.

4.2.

Formule los siguientes compuestos. a) Óxido de dicloro

b) Dióxido de azufre

c) Óxido de azufre(IV)

d) Trióxido de diarsénico

e) Difluoruro de dioxígeno

f) Óxido de cloro(VII)

g) Óxido de dibromo

h) Monóxido de azufre

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

Nombre los siguientes compuestos. a) ClO2

b) Cl2O7

c) As4O6

d) SO3

e) CO2

f) Cl2O3

g) Sb2O5

h) O2F2


4.3.

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

De entre los siguientes pares de fórmulas, señale las escritas de un modo correcto. a)

1) O2C

2) CO2

b)

1) F3O2

2) O2F2

c)

1) I2O5

2) O5I2

d)

1) CO4

2) CO

e)

1) P4O6

2) O6P4

f)

1) SiO

2) SiO2

a) 4.4.

a)

b)

c)

d)

e)

f)

De entre los siguientes pares de nombres, señale los correctos (pueden serlo los dos). a)

1) Óxido de cloro(III)

2) Óxido de cloro(IV)

b)

1) Dióxido de diflúor

2) Difluoruro de dioxígeno

c)

1) Dibromuro de oxígeno

2) Óxido de dibromo

d)

1) Óxido de dinitrógeno

2) Óxido de nitrógeno(I)

e)

1) Pentaóxido de dinitrógeno

2) Pentaóxido de nitrógeno

f)

1) Dióxido de hidrógeno

2) Agua

a)

b)

c)

d)

e)

f)


4.2

OXÍGENO CON METALES

Estos óxidos se conocen también como óxidos básicos porque sus disoluciones acuosas son básicas. Dependiendo de las características del metal y de sus estados de oxidación, cada uno de estos elementos puede presentar una o más combinaciones distintas con oxígeno. Fíjese en los siguientes óxidos de hierro.


Nº de oxidación del hierro

FeO

1II

Fe2O3

1III

Formulación Para formular los óxidos de los metales hay que seguir las normas que se resumen a continuación. 1) Se escriben los símbolos de los elementos: el del metal, que es el más electropositivo, a la izquierda. 2) Escriba, a la derecha de cada símbolo, el subíndice correspondiente. Utilice los números de oxidación de los elementos del mismo modo que en los no metales. Recuerde que, si es posible, la fórmula se simplifica.




O = 2II

Fe2O2

FeO

Fe = 1III O = 2II

Fe2O3

Fe = 1II

Nomenclatura Podemos utilizar cualquiera de los dos procedimientos vistos anteriormente, es decir, la nomenclatura sistemática o la nomenclatura de Stock, construyendo los nombres de la misma manera que para los óxidos de los no metales.


Nombre sistemático

Nombre Stock

FeO

Monóxido de hierro

Óxido de hierro(II)

Fe2O3

Trióxido de dihierro

Óxido de hierro(III)

Como siempre, los prefijos o los números de oxidación se pueden suprimir si con ello no se introduce ambigüedad en la descripción del compuesto. Los casos más corrientes son los de los óxidos de metales alcalinos (1I), alcalinotérreos (1II), aluminio (1III), etc., que presentan un único estado de oxidación.


Nombre sistemático

Nombre Stock

Nombre preferido

Li2O

Óxido de dilitio

Óxido de litio(I)

Óxido de litio

CaO

Monóxido de calcio

Óxido de calcio(II)

Óxido de calcio


4.3

CÓMO FORMULAR UN ÓXIDO A PARTIR DE SU NOMBRE SISTEMÁTICO

Siga los siguientes pasos: 1) Escriba los símbolos del oxígeno y del otro elemento. El símbolo del oxígeno siempre es el de la derecha excepto en los fluoruros. 2) Escriba los subíndices. El procedimiento varía según el tipo de nomenclatura utilizado: a) Si la nomenclatura es sistemática, coloque los subíndices numéricos basándose en los prefijos numéricos mono-, di-, tri-, etc.

Ejemplo 4.10 Nombre sistemático

Símbolos

Fórmula

Dióxido de manganeso

Mn O

MnO2

Heptaóxido de dicloro

Cl O

Cl2O7

b) Si la nomenclatura es de tipo Stock, los subíndices son los números de oxidación intercambiados: al oxígeno le corresponde el mostrado en el nombre para el otro elemento, y a éste, el número de oxidación del oxígeno (2II). 3) Si es posible, simplifique la fórmula.

Ejemplo 4.11 Nombre Stock

1)

2)

Co2O3

Co O 1)

Óxido de azufre(II)

2)

SO 1)

Óxido de azufre(IV)

3)

2)

3)

SO2

S2O4 2)

SO

SO

S2O2

SO 1)

4.4

Cl2O

Cl O

Óxido de cobalto(III)


2)

1)

Óxido de cloro(I)

Óxido de azufre(VI)


Símbolo

3)

S2O6

SO3

PERÓXIDOS

Los peróxidos son compuestos en los que dos átomos de oxígeno están unidos entre sí (enlace -O-O-). El peróxido más conocido es el peróxido de hidrógeno o agua oxígenada (H2O2 o H-O-O-H). En estos compuestos, el número de oxidación del oxígeno es 2I.


El ion con dos cargas negativas O22 2 se denomina ion peróxido. Los peróxidos más conocidos resultan de la unión de dicho dianión con cationes de metales de los Grupos 1, 2, 11 y 12 del Sistema Periódico.

Formulación Se formulan como los óxidos metálicos, sustituyendo el O de los óxidos por O2. 1) Se escriben los símbolos de los elementos: el del metal —elemento más electropositivo— a la izquierda, seguido de O2 (sólo a efectos de formulación, trate a este grupo como si fuese un único elemento). 2) Escriba, a la derecha del símbolo del metal, el subíndice correspondiente. Utilice los números de oxidación de los elementos para deducirlo. A efectos de formulación, el ion peróxido tiene un número de oxidación de 2II. Observe cómo se formulan los siguientes peróxidos.



Na = 1I O2 = 2II

Na2O2

Cu = 1I O2 = 2II

Cu2O2

Zn = 1II O2 = 2II

Zn 2(O2)2


ZnO2

Fíjese en que las fórmulas de peróxidos del tipo Na2O2, Cu2O2, etc., no se simplifican a NaO, CuO, etc.

Nomenclatura Puede nombrarlos de cualquiera de los dos modos siguientes: a) Nomenclatura de Stock Se nombran como los óxidos, sustituyendo la palabra óxido por peróxido. b) Nomenclatura sistemática Se nombran como los óxidos.


4.5

Nombre Stock

Nombre sistemático

Na2O2

Peróxido de sodio

Dióxido de disodio

ZnO2

Peróxido de cinc

Dióxido de cinc

Cu2O2

Peróxido de cobre(I)

Dióxido de dicobre


Las fórmulas empíricas o moleculares que se han visto hasta ahora, indican cuáles son los elementos que participan en ese compuesto y en qué proporciones, pero no informan sobre las conectividades entre los átomos ni sobre su disposición en el espacio. Estos aspectos son esenciales para entender las propiedades y reactividad de los compuestos químicos y se refieren a preguntas cómo las siguientes: – ¿Cómo están conectados los átomos en el N2O: N-N-O o N-O-N? – ¿Cómo son los enlaces en el CO2: O-C-O o C-O-O? – ¿Cómo están dispuestos los átomos en los compuestos anteriores: de manera lineal, angular o cíclica?


Mostramos a continuación algunos ejemplos de óxidos que se pueden representar mediante fórmulas estructurales desarrolladas que incluyen esa información.



CO

N2O

CO2

N2O3

P4O6

Ejercicios 4.5.

Formule los siguientes compuestos. a) Óxido de cobalto(III)

b) Óxido de cadmio

c) Monóxido de cobre

d) Dióxido de platino

e) Óxido de platino(IV)

f) Óxido de titanio(IV)

g) Óxido de potasio

h) Óxido de berilio

a)

b)

c)

d)


e)

4.6.

4.7.

g)

h)

Nombre los siguientes compuestos. a) CaO

b) HgO

c) Cu2O

d) Rb2O

e) PbO2

f) SrO

g) Al2O3

h) CrO3

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)


1) Cr 2O3

2) O3Cr 2

b)

1) CrO

2) Cr3O

c)

1) Ti2O3

2) Ti2O4

d)

1) O2Zr

2) ZrO2

e)

1) Bi2O6

2) Bi2O3

f)

1) BkO4

2) BkO2

a)

4.8.

f)

b)

c)

d)

e)

f)


1) Óxido de manganeso(IV)

2) Óxido de dimanganeso


4.9.

4.10.

b)

1) Monóxido de americio

2) Trióxido de diamericio

c)

1) Pentaóxido de dineptunio

2) Óxido de neptunio(V)

d)

1) Dióxido de cerio

2) Óxido de cerio(IV)

e)

1) Óxido de vanadio(V)

2) Óxido de vanadio(VI)

f)

1) Dióxido de sodio

2) Óxido de sodio

a)

b)

d)

e)

f)

Formule los siguientes peróxidos. a) Peróxido de litio

b) Peróxido de mercurio(II)

c) Peróxido de cinc

a)

b)

c)

d) Peróxido de calcio d)

Nombre los siguientes peróxidos. b) CdO2

a) BaO2

4.11.

c)

c) K 2O2

d) SrO2

a)

b)

c)

d)

Dibuje los siguientes compuestos utilizando fórmulas estructurales desarrolladas. a) SO2

b) SO3

c) N2O5 a)

d) P4O10


b)

c)

d)

Soluciones 4.1. a)

l O2 C

b)

SO2

c)

d)

SO2

As 2O3


e)

f)

OF2

g)

Cl2O7

h)

Br2O

O S

4.2. a)

b)

Dióxido de cloro Óxido de cloro(IV)

Heptaóxido de dicloro Óxido de cloro(V II)

c)

d)

Heptaóxido de tetraarsénico Óxido de tetraarsénico(III) (dimero de As2O3)

Trióxido de azufre Óxido de azufre(VI)

e)

f)

ióxido de ca D rb oo n Óxido de ca rb on o(IV )

Trióxido de dicloro Óxido de cloro(III)

g)

h)

od xid ó ta n e P ed on tm n ia io od id x Ó ea on tim n io(V )

oru iflu D od ed iox o n e íg Fru o lu od ed iox o(I) n e íg

4.3. a) 2)

b) 2)

c) 1)

d) 2)

e) 1)

f) 2)

a) 1)

b) 2)

c) 2)

d) 1) y 2)

e) 1)

f) 2)

4.4.

4.5. a)

b)

Co2O3

O d C

e)

f)

PtO2

TiO 2

c)

O u C

d)

PtO2

g)

h)

KO 2

BeO


4.6. a)

b)

Monóxido de mercurio Óxido de mercurio(II)

Óxido de ca lcio

c)

d)

Óxido de dicobre Óxido de cobre(I)

Óxido de ru idio b

e)

f)

Dióxido de plomo Óxido de plomo(IV)

Óxido de estron cio

g)

h)

Trióxido de cromo Óxido de cromo(VI)

Óxido de a min lu io

4.7. a) 1)

b) 1)

c) 1)

d) 2)

e) 2)

f) 2)

a) 1)

b) 2)

c) 1) y 2)

d) 1) y 2)

e) 1)

f) 1)

4.8.

4.9. a)

b)

Li2O2

HgO 2

c)

d)

ZnO2

CaO 2

4.10. a)

Peróxido de b rio a

c)

Peróxido de p ota sio

b)

Peróxido de ca dm io

d)

Peróxido de estroncio


4.11. a)

b)

c)

d)

5

OTROS COMPUESTOS BINARIOS

Los compuestos binarios formados por hidrógeno y oxígeno han sido tratados en los dos capítulos precedentes. En éste estudiaremos otras combinaciones binarias, que vamos a clasificar en tres grupos según que sus constituyentes sean: – Un no metal con otro no metal. – Un metal con un no metal. – Un metal con otro metal.

5.1

NO METAL CON NO METAL

Formulación Para formular los compuestos binarios entre dos elementos no metálicos, se siguen las siguientes normas: 1) Escriba los símbolos de los elementos. Para decidir su orden, utilice la lista siguiente (la misma que ya se ha visto en capítulos anteriores) y escriba primero el elemento que aparezca en ella más a la izquierda. Rn, Xe, Kr, Ar, Ne, He, B, Si, C, Sb, As, P, N, H, Te, Se, S, At, I, Br, Cl, O, F. 2) Escriba, a la derecha de cada símbolo, el subíndice correspondiente, utilizando los números de oxidación de cada elemento, de modo que los subíndices son los números de oxidación intercambiados. Cuando sea posible, simplifique los subíndices, y no olvide que el subíndice 1 no se escribe.


Fórmula

Br = 1I

Cl = 2I

BrCl

I = 1VII

F = 2I

IF7

As = 1III S = 2II

As2S3

Si = 1IV C = 2IV

Si4C4


Fórmulas incorrectas ClBr F7I, I7F S3As2, As3S2

SiC

CSi

Nomenclatura Para nombrar estos compuestos, podemos utilizar cualquiera de las dos nomenclaturas sistemáticas que ya conoce. Además en este capítulo mostraremos un ejemplo de aplicación de la nomenclatura “por sustitución”. a) Nomenclatura sistemática – Los nombres se forman añadiendo el sufijo -uro al nombre del elemento cuyo símbolo figura a la derecha en la fórmula, seguido de la preposición de y el nombre del otro elemento. 47


– A los nombres de los elementos se les añaden los prefijos numéricos (mono-, di-, tri-, etc.) para indicar su número en la fórmula. – El prefijo mono- se omite siempre, salvo que sea necesario para evitar confusiones. Los otros prefijos también pueden omitirse, si al hacerlo tampoco se crea confusión —por ejemplo, si ese elemento tiene un único estado de oxidación. b) Nomenclatura de Stock – Forme el nombre del compuesto igual que en la nomenclatura sistemática, pero omitiendo los prefijos numéricos e incluyendo el número de oxidación —entre paréntesis y sin signo— del elemento citado en último lugar en el nombre. Fíjese en que el símbolo de este elemento es el que figura en primer lugar en la fórmula del compuesto. Recuerde que si ese elemento presenta siempre el mismo número de oxidación, se puede omitir por innecesario.


Nombre sistemático

Nombre Stock

BrCl

Monocloruro de bromo

Cloruro de bromo(I)

IF7

Heptafluoruro de yodo

Fluoruro de yodo(VII)

As2S3

Trisulfuro de diarsénico

Sulfuro de arsénico(III)

Mostramos ahora como ejemplo el nombre preferido de un compuesto en el que los prefijos y números de oxidación se omiten por innecesarios.

Ejemplo 5.3 Fórmula SiC

Nombre sistemático Monocarburo de silicio

Nombre Stock Carburo de silicio(IV)

Nombre preferido Carburo de silicio

c) Nomenclatura por sustitución – En compuestos orgánicos es muy frecuente el uso de este tipo de nomenclatura por su sencillez. Además, es también útil cuando se aplica a algunos compuestos inorgánicos como las combinaciones binarias de los. elementos de los Grupos 13, 14, 15 y 16. Así, por ejemplo, el SiBr4 y el PCl3 se consideran como derivados de los hidruros silano y fosfano (véase el Capítulo 3), en los que los hidrógenos se han sustituido por Br o por Cl. Para nombrarlos, se antepone al nombre del hidruro (estructura fundamental) el del elemento sustituyente precedido del prefijo numérico adecuado.

Ejemplo 5.4 Hidruro “sin sustituir”

Nombre

Hidruro “sustituido”

Nombre

SiH4

Silano

SiBr4

Tetrabromosilano

PH3

Fosfano

PCl3

Triclorofosfano

OTROS COMPUESTOS BINARIOS 49

Ejercicios 5.1.

5.2.

Formule los siguientes compuestos. a) Pentacloruro de fósforo b) Fluoruro de azufre(VI)

c) Monofluoruro de bromo

d) Cloruro de nitrógeno(III)

e) Diyoduro de azufre

g) Nitruro de silicio

h) Seleniuro de arsénico(V)

f) Cloruro de boro

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

Nombre los siguientes compuestos. a) B2S3

b) BrF5

c) BP

d) CS2

e) AsBr3

f) BF3

g) IBr3

h) SF4

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)


5.3.


1) F3Br

2) BrF3

b)

1) B2S3

2) S3B2

c)

1) BrF6

2) BrF5

d)

1) BrCl

2) ClBr

e)

1) SiI4

2) SiI6

f)

1) N2S5

2) S5N2

a)

5.4.

b)

d)

e)

f)


1) Carburo de diazufre

2) Disulfuro de carbono

b)

1) Yoduro de silicio

2) Tetrayodosilano

c)

1) Dinitruro de pentaazufre

2) Sulfuro de nitrógeno(V)

d)

1) Monocloruro de bromo

2) Cloruro de monobromo

e)

1) Tribromuro de fósforo

2) Tribromofosfano

f)

1) Yoduro de heptaflúor

2) Fluoruro de yodo(VII)

a)

5.2

c)

b)

c)

d)

e)

f)

METAL CON NO METAL

Formulación Para formular estos compuestos, se siguen las normas generales. En resumen: 1) Se escriben los símbolos de los elementos: el del metal —elemento más electropositivo— a la izquierda. 2) Se incorporan los subíndices correspondientes. Utilice los números de oxidación de los elementos del modo que ya conoce. En estos compuestos, los no metales suelen presentar un único estado de oxidación negativo. Si es posible se simplifica la fórmula.



Fe = 1II Cl = 2I

FeCl2

Fe = 1III Cl = 2I

FeCl3

Co = 1II S = 2II

Co2S2


CoS


Nomenclatura Podemos utilizar las dos opciones sistemáticas ya conocidas: a) Nomenclatura sistemática Los nombres se forman añadiendo el sufijo -uro al nombre del no metal seguido de la preposición de y el nombre del metal. El uso de prefijos es el habitual. b) Nomenclatura de Stock Al nombre del metal le sigue su número de oxidación. Como ya conoce, en general en este sistema no se utilizan prefijos numéricos, aunque en algún caso concreto son imprescindibles para definir la fórmula de modo inambiguo. Uno de estos casos es el del Hg2Cl2 que presentamos a continuación.


Nombre sistemático

Nombre Stock

FeCl2

Dicloruro de hierro

Cloruro de hierro(II)

FeCl3

Tricloruro de hierro

Cloruro de hierro(III)

CoS

Monosulfuro de cobalto

Sulfuro de cobalto(II)

Hg2Cl2

Dicloruro de dimercurio

Cloruro de dimercurio(I)

Los prefijos y los números de oxidación se pueden suprimir si con ello no se crea confusión en la descripción del compuesto.


5.3

Nombre sistemático

Nombre Stock

Nombre preferido

CaF2

Difluoruro de calcio

Fluoruro de calcio(II)

Fluoruro de calcio

NaBr

Monobromuro de sodio

Bromuro de sodio(I)

Bromuro de sodio

Ca3P2

Difosfuro de tricalcio

Fosfuro de calcio(II)

Fosfuro de calcio

CÓMO FORMULAR UN COMPUESTO BINARIO A PARTIR DE SU NOMBRE SISTEMÁTICO

Siga los siguientes pasos: 1) Escriba los símbolos de los dos elementos. Como norma de carácter general, el símbolo del más electronegativo siempre es el de la derecha. Para los casos vistos en este capítulo lo más sencillo es que siga las siguientes recomendaciones: – En las combinaciones entre no metales, utilice la lista de elementos mostrada al principio del capítulo. – En las combinaciones entre metal-no metal, el símbolo del metal es siempre el de la izquierda. 2) Escriba los subíndices basándose en los prefijos numéricos o los números de oxidación. No olvide que los subíndices son los números de oxidación intercambiados. 3) Si la fórmula resultante puede ser simplificada, hágalo.


Ejemplo 5.8 Nombre Stock

Símbolo

1)

2)

Li3N

Li N 1)

Dicloruro de diazufre

2)

S2Cl2

S Cl 1)

Fluoruro de azufre(VI)

2)

SF6

SF 1)

Seleniuro de calcio

5.4

NaCl

Na Cl

Nitruro de litio

Fórmula

2)

1)

Cloruro de sodio

Fórmula

2)

Ca Se

3)

Ca2Se2

CaSe

METAL CON METAL

Estos compuestos, también llamados intermetálicos o aleaciones, no siguen las normas generales de formulación que hemos visto hasta ahora, y en ellos las relaciones estequiométricas son muy variables.

Ejemplo 5.9 El Zn y el Cu se combinan para formar latón, que puede presentar fases de distintas composiciones: CuZn, CuZn3, Cu5Zn8, etc.

Formulación Se escriben los símbolos de los metales en orden alfabético, acompañados de los subíndices que indican la estequiometría del compuesto.

Ejemplo 5.10 Au2Bi

NiSn

Mg2Pb

Li10Pb3

Sólo cuando el compuesto presenta un carácter iónico muy marcado, se escribe antes el símbolo del metal más electropositivo.

Ejemplo 5.11 Na3Bi5

Nomenclatura En general, se utilizan las propias fórmulas o nombres comunes para nombrarlos. Sin embargo, también se puede utilizar la nomenclatura sistemática. Le mostramos dos ejemplos de su uso.



5.5

Nombre sistemático

Al3Fe

Trialuminuro de hierro

Na4Sn9

Nonaestannuro de tetrasodio


Las características químicas y estructurales de los compuestos binarios son muy variadas dependiendo esencialmente del caracter iónico o covalente de los enlaces y por tanto del mayor o menor carácter electropositivo/electronegativo de los elementos que participan en el compuesto. En unos casos su estructura es la de una red iónica indefinida (por ejemplo, NaCl), en otros los compuestos forman moléculas con uniones de tipo covalente (por ejemplo, BrCl). La representación en forma desarrollada de estos últimos permite observar algunas de sus características estructurales.



BrF

PCl3

PCl5

Ejercicios 5.5.

Formule los siguientes compuestos. a) Bromuro de hierro(III)

b) Monosulfuro de estaño

c) Cloruro de mercurio(II)

d) Seleniuro de cobalto(II)

e) Fluoruro de bario

f) Nitruro de potasio

g) Siliciuro de diníquel

h) Boruro de cromo(III)

a)

b)

c)

d)


e)

5.6.

5.7.

f)

g)

h)

Nombre los siguientes compuestos. a) CaBr 2

b) CuI

c) NiAs

d) Mg3P2

e) SbF3

f) MnCl2

g) Hg2Cl2

h) Ag2S

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)


1) NaCl

2) ClNa

b)

1) AgBr

2) Ag2Br

c)

1) P2Zn3

2) Zn3P2

d)

1) HgS

2) HgS2

e)

1) CuS

2) SCu2

f)

1) Au2S3

2) AuS

a)

b)

c)

d)

e)

f)


5.8.

5.9.


1) Yoduro de cobre(III)

2) Yoduro de cobre(I)

b)

1) Calciuro de selenio

2) Seleniuro de calcio

c)

1) Mononiqueluro de antimonio

2) Antimoniuro de níquel(III)

d)

1) Boruro de hierro(III)

2) Boruro de hierro(I)

e)

1) Bromuro de europio(II)

2) Dibromuro de europio

f)

1) Cloruro de plata

2) Argenturo de cloro

a)

b)

c)

d)

e)

f)

Dibuje los siguientes compuestos utilizando fórmulas estructurales desarrolladas. a) BrCl

c) BF3

b) NCl3

d) SiCl4

a)

b)

c)

d)

Soluciones 5.1. a)

Cl P

b)

5

F S

c)

6

rF B

d)

NCl 3


e)

f)

SI 2

l C B

3

g)

h)

Si3N4

As2Se 5

5.2. a)

b)

Pntafluoruro de bromo e luoruro de bromo(V F )

ulfuro de boro S

c)

d)

isulfuro de carbono D Slfuro de carbono(IV u )

osfuro de boro F

e)

f)

Tribromuro de arsénico Bromuro de arsénico(III)

Fluoruro de boro Trifluoroborano

g)

h)

Tribromuro de yodo Bromuro de yodo(III)

Tetrafluoruro ed azufre Fluoruro de azufre(IV)

5.3. a) 2)

b) 1)

c) 2)

d) 1)

e) 1)

f) 1)

a) 2)

b) 1) y 2)

c) 2)

d) 1)

e) 1) y 2)

f) 2)

5.4.

5.5. a)

Br e F

3

e)

Ba F

c)

b)

n S

f)

2

N3 K

Cl g H

d)

2

g)

iS 2 N

Co e S

h)

CrB


5.6. a)

b)

Monoyoduro de cobre Yoduro de cobre(I)

rom B uro de ca lcio

c)

d)

Mn o oa rs en iuro de n uel íq rs A en iuro de n uel(III) íq

os F furo de ma es n g io

e)

f)

Cloruro de ma es a g n o(II) Dicloruro de ma eso a g n

luoruro de a F timon n io

g)

h)

Dicloruro de dimercurio Cloruro de dimercurio(I)

Sulfuro de plata

5.7. a) 1)

b) 1)

c) 2)

d) 1)

e) 1)

f) 1)

a) 2)

b) 2)

c) 2)

d) 1)

e) 1) y 2)

f) 1)

5.8.

5.9. a)

b)

c)

d)

6

HIDRÓXIDOS

Los compuestos ternarios son aquellos que están formados por la combinación de tres elementos. Entre ellos, los hidróxidos son los que resultan de la combinación de un metal (en forma de catión) con el anión hidróxido (OH2). Los hidróxidos son bases porque sus disoluciones acuosas tienen carácter básico.

Formulación Para formular los hidróxidos, sigue las siguientes normas: 1) Escriba primero el símbolo del metal, seguido de OH. Utilice paréntesis (OH) si el compuesto presenta más de un grupo hidróxido. 2) Escriba, a la derecha del símbolo del metal y de (OH), el subíndice correspondiente utilizando los números de oxidación del metal y del grupo OH. A efectos de formulación, este grupo presenta un número de oxidación de 2I. Recuerde que los subíndices son los números de oxidación intercambiados y que el subíndice 1 no se utiliza.

Ejemplo 6.1 Nº de oxidación K = 1I

OH = 2I

Fórmula KOH

Ca= 1II OH = 2I

Ca(OH)2

Al= 1III OH = 2I

Al(OH)3

Nomenclatura Para nombrar los hidróxidos, se puede utilizar cualquiera de las dos nomenclaturas sistemáticas que ya conoce. a) Nomenclatura sistemática – El nombre se forma con las palabras hidróxido de seguidas del nombre del metal. Se utilizan los prefijos numéricos del modo visto en los capítulos anteriores. b) Nomenclatura de Stock – Forme el nombre con las palabras hidróxido de seguidas del nombre del metal. A este último le sigue su número de oxidación entre paréntesis.


Nombre sistemático

Nombre Stock

Cr(OH)2

Dihidróxido de cromo

Hidróxido de cromo(II)

Cr(OH)3

Trihidróxido de cromo

Hidróxido de cromo(III)

59


Como ya sabe, los prefijos numéricos y los números de oxidación se suprimen si no son estrictamente necesarios.

Ejemplo 6.3 Fórmula KOH

6.1

Nombre sistemático

Nombre Stock

Nombre preferido

Monohidróxido de potasio

Hidróxido de potasio(I)

Hidróxido de potasio

Ca(OH)2

Dihidróxido de calcio

Hidróxido de calcio(II)

Hidróxido de calcio

Al(OH)3

Trihidróxido de aluminio

Hidróxido de aluminio(III) Hidróxido de aluminio

CÓMO FORMULAR UN HIDRÓXIDO A PARTIR DE SU NOMBRE SISTEMÁTICO

Siga los siguientes pasos: 1) Escriba el símbolo del metal y a continuación el grupo OH. Si hay más de uno, escríbalo entre paréntesis (OH). 2) Escriba los subíndices basándose en los prefijos numéricos o los números de oxidación. Tenga en cuenta que los subíndices son los números de oxidación intercambiados.

Ejemplo 6.4 Nombre

Símbolo

Fórmula 2)

1)

Hidróxido de sodio

NaOH

Na OH 1)

2)

Dihidróxido de hierro

Fe(OH)2

Fe (OH) 1)

2)

Hidróxido de platino(IV)

Pt(OH)4

Pt OH

Ejercicios 6.1.

Formule los siguientes compuestos. a) Hidróxido de cromo(II)

b) Monohidróxido de cobre

c) Hidróxido de estaño(IV)

d) Hidróxido de bario

e) Tetrahidróxido de titanio

f) Hidróxido de cesio

g) Dihidróxido de plomo

h) Hidróxido de hierro(II)

a)

b)

c)

d)

HIDRÓXIDOS 61

e)

6.2.

6.3.

f)

g)

h)

Nombre los siguientes compuestos. a) LiOH

b) AgOH

c) Cr(OH)3

d) Pt(OH) 4

e) Be(OH)2

f) Hg(OH)2

g) Zn(OH)2

h) Al(OH)3

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)


1) (OH)2Co

2) Co(OH)2

b)

1) Ga(OH)3

2) GaOH

c)

1) OHRb

2) RbOH

d)

1) MgOH

2) Mg(OH)2

e)

1) Cr(OH)3

2) (OH)3Cr

f)

1) Sm(OH)2

2) Sm(OH) 4

a)

b)

c)

d)

e)

f)


6.4.


1) Hidróxido de mercurio(II)

2) Trihidróxido de mercurio

b)

1) Monohidróxido de talio

2) Hidróxido de talio(I)

c)

1) Hidróxido de sodio

2) Trihidróxido de sodio

d)

1) Dihidróxido de plata

2) Hidróxido de plata

e)

1) Hidróxido de calcio

2) Hidróxido de calcio(I)

f)

1) Monohidróxido de dibario

2) Hidróxido de bario

a)

b)

c)

d)

e)

f)

Soluciones 6.1. a)

r(OH) C

2

e)

b)

c)

OH u C

(OH) n S

f)

Ti(OH) 4

Pb(OH)2

d)

(OH) a B

4

g)

h)

Pb(OH)2

e(O F H)

6.2. a)

Hidróxido de litio

c)

Trihidróxido de cromo Hidróxido de cromo(III)

e)

Hidróxido de b erilio

2

b)

Hidróxido de p t la

d)

Tetrahidróxido de platino Hidróxido de platino(IV)

f)

Dihidróxido de mercurio Hidróxido de mercurio(II)

2

HIDRÓXIDOS 63

g)

h)

Hidróxido de cinc

Hidróxido de aluminio

6.3. a) 2)

b) 1)

c) 2)

d) 2)

e) 1)

f) 1)

a) 2)

b) 1) y 2)

c) 1)

d) 2)

e) 1)

f) 2)

6.4.

7

OXOÁCIDOS

En el Capítulo 3 se ha descrito la nomenclatura y formulación de los hidrácidos, compuestos binarios de hidrógeno que en disolución acuosa generan medio ácido (HCl, HBr, H2S, etc.). En este capítulo vamos a presentar las normas para nombrar y formular los oxoácidos, que, como los anteriores, se disocian en disolución perdiendo iones hidrógeno(11). Desde un punto de vista estructural, estos compuestos suelen presentar un átomo central, que es un metal de transición o un no metal, rodeado de otros átomos, generalmente oxígenos, de los que uno o más están unidos a hidrógenos ácidos. Ejemplo de oxoácidos son los ácidos sulfúrico, nítrico, fosfórico, bórico, etc. Muchos oxoácidos han recibido a lo largo del tiempo una variada gama de nombres “comunes”. En la actualidad se mantienen los nombres tradicionales de algunos de ellos. A modo de ejemplo, mostramos algunos de los nombres del oxoácido de fórmula H2SO4, que antiguamente fue conocido como aceite de vitriolo.


H2SO4

Nombre antiguo

Aceite de vitriolo

Nombre tradicional

Ácido sulfúrico

Nombres sistemáticos

Nombres funcionales

Tetraoxosulfato de dihidrógeno

Ácido tetraoxosulfúrico

Tetraoxosulfato(22) de hidrogeno

Ácido tetraoxosulfúrico(22)

Tetraoxosulfato(VI) de hidrógeno

Ácido tetraoxosulfúrico(VI)

Formulación Para formular los oxoácidos, primero se escriben los hidrógenos “ácidos” —aquellos que están unidos a oxígeno a través de un enlace que se rompe generando H1—, después debe figurar el símbolo del átomo central, y finalmente los de los átomos o grupos de átomos que lo rodean. De ser varios y distintos, se escriben primero los oxígenos. Las fórmulas generales de los oxoácidos son, pues, del tipo HaXbOc o HaXbOcYd, donde X es el átomo central e Y representa otro u otros elementos unidos a X.

Ejemplo 7.2 Fórmulas tipo HaXbOc H2SO4

H4P2O6

H4P2O7

Fórmulas tipo HaXbOcYd HSO3Cl

HSO3Br 65


Fórmulas semidesarrolladas Tal como vimos en los capítulos anteriores, frecuentemente se prefieren utilizar fórmulas semidesarrolladas que muestran mejor la conectividad entre los átomos. En este tipo de formulas la presencia de agrupaciones de átomos iguales se indica entre paréntesis.

Ejemplo 7.3 (OH)2OPPO(OH)2

(OH)2OPOPO(OH)2

HPH2O2

Observe en los dos primeros ejemplos cómo se indican los grupos OH, es decir, los hidrógenos “acidos” de esos compuestos. En el tercer ejemplo, la fórmula del oxoácido (HPH2O2) indica claramente que posee un hidrógeno “ácido” unido al oxígeno (el primero en la fórmula) y dos “no ácidos” unidos directamente al átomo central (P). Al final de este capítulo volveremos a tratar estos aspectos con más detalle.

7.1

NÚMEROS DE OXIDACIÓN

En los oxoácidos, el oxígeno presenta un número de oxidación de 2II, el hidrógeno de 1I y los demás elementos un valor siempre positivo. Observe en los siguientes ejemplos cómo los distintos estados de oxidación del átomo central (S), dan lugar a distintos oxoácidos de azufre.


Fórmula

S = 1II

H2SO2

S = 1IV

H2SO3

S = 1VI

H2SO4

Dado que la suma de todos los números de oxidación de un compuesto neutro es cero, es muy fácil deducir el número de oxidación del átomo central de un oxoácido a partir de su fórmula y viceversa, aplicando la siguiente ecuación a todos los elementos de la fórmula. 1GHiWRPRVGHOHOHPHQWRA) 3 (Nº de oxidación de A) = 0


Ecuación

H2SO2

2 3 (Nº oxid. del H) 1 2 3 (Nº oxid. del O) 1 1 3 (Nº oxid. del S) = 0 Sustituyendo los números de oxidación conocidos (H = 1I; O = 2II): 2 3 (1I) 1 2 3 (2II) 1 1 3 (Nº oxid. del S) = 0 Por tanto: (Nº oxid. del S) = 1II

H4P2O7

4 3 (Nº oxid. del H) 1 7 3 (Nº oxid. del O) 1 2 3 (Nº oxid. del S) = 0 Sustituyendo: 4 3 (1I) 1 7 3 (2II) 1 2 3 (Nº oxid. del P) = 0 Por tanto: (Nº oxid. del P) = 1V

OXOÁCIDOS 67

Con un poco de práctica, se pueden realizar estos cálculos mentalmente. Tenga en cuenta que en la mayoría de los casos, se verifica que si el número de oxidación del elemento central es par, el número de hidrógenos de la fórmula es también par, y si el primero es impar, el segundo también.

7.2

OXOÁCIDOS MÁS CONOCIDOS

Para recordar con facilidad los oxoácidos más conocidos, será muy útil clasificarlos teniendo en cuenta el grupo del Sistema Periódico al que pertenece el elemento central, y su número de oxidación. Por ejemplo, los elementos del Grupo 17 forman oxoácidos en los que los halógenos están en los estados de oxidación 1I, 1III, 1V o 1VII. Sus fórmulas son del tipo HXOn, donde n = 1, 2, 3 ó 4. Generalizaciones similares permiten formular con rapidez los oxoácidos de los demás grupos. Mostramos a continuación una selección de fórmulas de los oxoácidos más corrientes empezando por los de los metales de transición, en los que éstos presentan sus estados de oxidación más altos. TABLA 7.1 GRUPO 5 Vanadio

GRUPO 6

1V

Cromo

GRUPO 7

1VI

Manganeso

HVO

H2CrO4

H3VO4

H2Cr2O7 Molibdeno

1VI

Tecnecio

H2MoO4 Wolframio

1VI

Renio

H2WO

1VII

1VI

HMnO

H2MnO4

1VII

1VI

HTcO4

H2TcO4

1VII

1VI

HReO

H2ReO4

A continuación figuran los oxoácidos de no metales más conocidos. TABLA 7.2 GRUPO 13 Boro

GRUPO 14

1III

Carbono

H3BO3

1IV H2CO3

(HBO2)n

Silicio

1IV H4SiO4 (H2SiO3)n

GRUPO 15 Nitrógeno

Fósforo

1V

1III

1II

1I

HNO3

HNO2

H2NO2

H2N2O2

1V

1IV

1III

1I

H3PO4

H4P2O6

HPO2

HPH2O2

(inestable) H4P2O7

H2PHO3


TABLA 7.2 (continuación) GRUPO 15 Fósforo

1V

1IV

1III

H5P3O10

1I

H2P2H2O5

(HPO3)n (polímero de HPO3) GRUPO 161 Azufre

Selenio

1VI

1V

1IV

1III

1II

H2SO4

H2S2O6

H2SO3

H2SO4

H2SO2

H2S2O7

H2S2O5

1VI

1IV

H2SeO4

H2SeO3

H2Se2O7 Teluro

1VI

1IV

H6TeO6

H2TeO3 GRUPO 172 1I

Flúor

HFO Cloro

Bromo

Yodo

1VII

1V

1III

1I

HClO4

HClO3

HClO2

HClO

1VII

1V

1III

1I

HBrO4

HBrO3

HBrO2

HBrO

1VII

1V

1I

HIO4

HIO3

HIO

H5IO6 H4I2O9

Nomenclatura Para nombrar los oxoácidos se pueden utilizar varios tipos de nomenclatura sistemática. Además, en el caso de los oxoácidos más corrientes, se siguen empleando nombres “tradicionales” que no son puramente sistemáticos pero que tienen el valor de la costumbre. Le mostramos algunos de estos sistemas de nomenclatura empezando por la “tradicional”, que debido a sus limitaciones se reserva sólo para los oxoácidos más conocidos. 1 2

Todos los oxoácidos de este grupo, salvo el H6TeO6, presentan dos hidrógenos ácidos. Salvo el H5IO6 y el H4I2O9, los demás tienen un único hidrógeno ácido.

OXOÁCIDOS 69

Nomenclatura tradicional Por este sistema, los nombres se forman utilizando prefijos y sufijos que se relacionan con el estado de oxidación del elemento central o el grado de asociación del compuesto.

prefijos per-, hipo- y sufijos -ico, -oso Para nombrar uno de estos compuestos se usa la palabra ácido seguida del nombre (o raíz) del elemento central al que se le añaden los prefijos (per-, hipo-) y los sufijos (-ico, -oso) que se relacionan con su grado de oxidación. La limitacion de esta nomenclatura está en que cada uno de estos prefijos y sufijos no se corresponden con un número de oxidación fijo y determinado —ni con un mismo número de átomos de oxígeno—, de modo que aunque sirve para distinguir los oxoácidos derivados de un mismo elemento central, no hay una exacta correspondencia entre la combinación prefijo/sufijo y la fórmula cuando comparamos oxoácidos de distintos elementos centrales. Los siguientes ejemplos son ilustrativos.


Fórmula

Nombre

S = 1IV

H2SO3

Ácido sulfuroso

S = 1VI

H2SO4

Ácido sulfúrico

Cl = 1III

HClO2

Ácido cloroso

Cl = 1V

HClO3

Ácido clórico

En realidad, lo que determina la combinación de prefijo/sufijo que corresponde a cada caso es el número de estados de oxidación del átomo central y no su valor concreto. La siguiente tabla te servirá para analizarlo: TABLA 7.3 Prefijo per-

hipo-

Sufijo

2 estados de oxidación

3 estados de oxidación

-ico

4 estados de oxidación Mayor

-ico

Mayor

Mayor

Intermedio

-oso

Menor

Intermedio

Intermedio

Menor

Menor

-oso

Como es fácil imaginar, una nomenclatura basada en la costumbre y no en un desarrollo sistemático no puede ser consistente, dando lugar a numerosas “excepciones”. Observe que en el primero de los ejemplos que siguen, el nombre se forma con una combinación prefijo/sufijo (hipo- ... -ico) distinta a la que le debería corresponder, y en los dos ejemplos siguientes, se usan diferentes raíces (sulfur- y tio-) para describir un mismo átomo central (azufre).


Nombre tradicional

(OH)2OPPO(OH)2 Ácido hipofosfórico H2SO4

Ácido sulfúrico

H2S2O6

Ácido ditiónico


prefijos orto-, meta- y otros A veces un elemento da origen a distintos oxoácidos aunque el átomo central tenga el mismo número de oxidación. Las diferencias entre unos y otros están generalmente en: 1) La composición, que se refleja en fórmulas distintas. 2) El distinto grado de “asociación” de las moléculas (dímeros, trímeros, etc.). Para distinguir los del primer caso, se aplica el prefijo orto- a aquel oxoácido cuya fórmula presenta el mayor número de oxígenos, y el prefijo meta- para aquél cuya fórmula presenta el menor número de los mismos. Se lo mostramos en dos oxoácidos de yodo(VII).


Fórmula

Nombre

I = 1VII

HIO4

Ácido peryódico Ácido metaperyódico

I = 1VII

H5IO6

Ácido ortoperyódico

Para indicar el grado de polimerización de un oxoácido —que coincide con el número de átomos del elemento central en la molécula— se usan tradicionalmente los prefijos di- (o piro-), tri-, tetra-, etc.



Nombre

H3PO4

PO(OH)3

Ácido fosfórico Ácido ortofosfórico

H4P2O7

(OH)2P(O)OP(O)(OH)2

Ácido difosfórico

H5P3O10

(OH)2P(O)OP(O)(OH)OP(O)(OH)2

Ácido trifosfórico

En la tabla de oxoácidos, que incluimos al final del capítulo, mostramos los nombres tradicionales más utilizados junto con los nombres sistemáticos correspondientes.

Nomenclatura sistemática Para eliminar las ambigüedades y falta de coherencia de la nomenclatura tradicional, se ha desarrollado una nomenclatura sistemática —no se aplica a los oxoácidos de metales de transición—, que se basa en nombrar los oxoácidos como si fueran sales en las que los cationes han sido reemplazados por hidrógenos. El nombre se construye, pues, escribiendo el del “anión” seguido de las palabras de hidrógeno. Si el oxoácido tiene varios átomos de hidrógeno “ácidos”, la palabra hidrógeno va precedida de los prefijos numéricos di-, tri-, etc. (mono- no se utiliza). El nombre del “anión” está formado por las siguientes cuatro partes: 1) Los nombres de los ligandos citados en orden alfabético. Son ligandos los hidrógenos no ácidos y los otros elementos unidos directamente al átomo central. Los hidrógenos se citan como hidrido- y los oxígenos como oxo-. Como antes, dichos términos van precedidos de los prefijos numéricos di-, tri-, etc. 2) La raíz del nombre del elemento central. 3) La terminación -ato unida a la raíz. En la tabla siguiente mostramos la raíz y el nombre del anión para una serie de elementos.

OXOÁCIDOS 71

Ejemplo 7.10 Elemento

Raíz

Anión

Elemento

Raíz

Anión

As

arsen-

arseniato

P

fosf-

fosfato

B

bor-

borato

Re

ren-

reniato

Br

brom-

bromato

S

sulf-

sulfato

C

carbon-

carbonato

Sb

antimon-

antimoniato

Cl

clor-

clorato

Se

selen-

seleniato

Cr

crom-

cromato

Si

silic-

silicato

I

yod-

yodato

Ta

tantal-

tantalato

Mn

mangan-

manganato

Te

telur-

telurato

Mo

molibd-

molibdato

Tc

tecnec-

tecneciato

N

nitr-

nitrato

V

vanad-

vanadato

Nb

niob-

niobato

W

wolfram-

wolframato

4) La parte final del nombre, siempre entre paréntesis, admite dos variantes: a) Sistema de Ewens-Bassett: el número de carga iónica formal del “anión” expresado en caracteres arábigos seguidos del signo menos (12, 22, 32, 42, etc.). b) Sistema de Stock: el número de oxidación del átomo central en números romanos sin signo (I, II, III, IV, etc.). Observa que los números de oxidación y los números de carga representan conceptos distintos y habitualmente no coinciden. Su utilización hace innecesario escribir los prefijos numéricos delante de hidrógeno cuando se nombran oxoácidos sencillos. A la inversa, si se utilizan los prefijos, los números de oxidación o de carga se hacen innecesarios.

Ejemplo 7.11 Fórmula HClO HClO2 HClO3 HClO4 H2SO2 H2SO3 H2SO4

Nombre sistemático (estequiométrico) Monooxoclorato de hidrógeno Dioxoclorato de hidrógeno Trioxoclorato de hidrógeno Tetraoxoclorato de hidrógeno Dioxosulfato de hidrógeno Trioxosulfato de hidrógeno Tetraoxosulfato de hidrógeno

Nombre sistemático (Ewens-Bassett) Monooxoclorato(12) de hidrógeno Dioxoclorato(12) de hidrógeno Trioxoclorato(12) de hidrógeno Tetraoxoclorato(12) de hidrógeno Dioxosulfato(22) de hidrógeno Trioxosulfato(22) de hidrógeno Tetraoxosulfato(22) de hidrógeno

Nombre sistemático (Stock) Monooxoclorato(I) de hidrógeno Dioxoclorato(III) de hidrógeno Trioxoclorato(V) de hidrógeno Tetraoxoclorato(VII) de hidrógeno Dioxosulfato(II) de hidrógeno Trioxosulfato(IV) de hidrógeno Tetraoxosulfato(VI) de hidrógeno


Nomenclatura funcional Los oxoácidos que se muestran en la tabla de oxoácidos, incluidos los de los metales de transición cromo y manganeso, pueden tambien nombrarse de forma semisistemática sin citar el número de hidrógenos. En esta variante de los sistemas anteriores, el nombre del oxoácido se forma con la palabra ácido seguida de un término formado por cuatro componentes, que son: 1) Los prefijos numéricos (mono-, di-, etc.) y los términos que definen a los átomos (ligandos) que rodean al elemento central: oxo- para oxígeno; tio- para azufre; hidrido- para hidrógeno; etc. 2) La raíz del átomo central. 3) La terminación -ico. 4) El número de oxidación (o el número de carga), que cuando no es necesario se suprime dando lugar a un nombre simplificado.


Nombre funcional (simplificado)

Nombre funcional (Ewens-Bassett)

Nombre funcional (Stock)

H2SO4

Ác. tetraoxosulfúrico

Ác. tetraoxosulfúrico(22)

Ác. tetraoxosulfúrico(VI)

HClO3

Ácido trioxoclórico

Ác. trioxoclórico(12)

Ác. trioxoclórico(V)

HClO4

Ácido tetraoxoclórico

Ác. tetraoxoclórico(12)

Ác. tetraoxoclórico(VII)

HMnO4

Ác. tetraoxomangánico(12) Ác. tetraoxomangánico(VII)

H2MnO4

Ác. tetraoxomangánico(22) Ác. tetraoxomangánico(VI)

Nomenclatura de oxoácidos de metales de transición Los oxoácidos de cromo y manganeso se pueden nombrar haciendo uso de las nomenclaturas tradicional y funcional (véase la tabla de oxoácidos). Los oxoácidos de los demás elementos de transición se nombran con una sola palabra formada por los términos hidroxo- (que identifica los grupos OH2), oxo- (referida a O22), seguido del nombre del metal con su número de oxidación entre paréntesis. También se incluyen los prefijos numéricos que sean necesarios. Por este procedimiento, los nombres de los oxoácidos responden al término genérico hidroxooxometal. Como se puede ver, en este nombre se citan por separado los hidrógenos ácidos unidos a oxígeno (OH) y los demás oxígenos. Observe en el primer ejemplo, que al haber un grupo OH, se añade el prefijo tri- para indicar el número de los restantes oxígenos unidos al renio [ReO3(OH)]. En el segundo ejemplo, se indica que existen dos OH y dos oxígenos unidos al átomo central [TcO2(OH)2].


Nombre sistemático


[HReO4]

Hidroxotrioxorenio(VII)

[ReO3(OH)]

[H2TcO4]

Dihidroxodioxotecnecio(VI)

[TcO2(OH)2]

OXOÁCIDOS 73

Ejercicios 7.1.

7.2.

7.3.

Indique el estado de oxidación del átomo central en los siguientes oxoácidos. a) H4P2O7

b) H2SeO3

c) H2N2O2

d) H2MoO4

e) HReO4

f) (H2SiO3)n

g) H6TeO6

h) H5IO6

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

Formule los siguientes oxoácidos nombrados mediante nomenclatura tradicional. a) Ácido fosfínico

b) Ácido nítrico

c) Ácido bórico

d) Ácido hipoyodoso

e) Ácido arsenioso

f) Ácido carbónico

g) Ácido dicrómico

h) Ácido mangánico

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

Nombre los siguientes compuestos mediante nomenclatura tradicional. a) HMnO4

b) H4SiO4

c) H2SO3

d) H2S2O6

e) HNO2

f) HBrO4

g) (HPO3)n

h) HClO2

a)

b)

c)

d)


7.4.

e)

f)

g)

h)

Formule los siguientes oxoácidos nombrados mediante nomenclatura sistemática. a) Tetraoxoseleniato de dihidrógeno e) Hexaoxoyodato(5-) de pentahidrógeno

7.5.

b) Trioxocarbonato de dihidrógeno f) Poli(trioxosilicato de dihidrógeno)

c) Tetraoxofosfato(V) de dihidrógeno

d) Dioxonitrato(1-) de dihidrógeno

g) Dioxobromato(III) de dihidrógeno

h) Hidroxodioxovanadio(V)

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

Nombre los siguientes compuestos mediante nomenclatura sistemática. a) HFO

b) H2SeO3

c) H4SiO4

d) H2PHO3

e) HIO4

f) H2MoO4

g) H2SO2

h) (HBO2)n

a)

b)

OXOÁCIDOS 75

7.6.

c)

d)

a)

b)

c)

d)

Formule los siguientes oxoácidos nombrados mediante nomenclatura funcional. a) Ácido trioxobórico a)

7.7.

b) Ácido hexaoxodisulfúrico b)

c) Ácido trioxoyódico c)

d) Ácido tetraoxomangánico(1-) d)

Nombre los siguientes compuestos mediante nomenclatura funcional. a) H3AsO3

b) H2CrO4 a)

c) HNO2

d) (H2SiO3)n b)


c)

7.8.

De entre los siguientes pares de nombres, señala los correctos (pueden serlo los dos). a)

1) Ácido arsenioso

2) Trioxoarseniato(3-) de trihidrógeno

b)

1) Ácido percloroso

2) Ácido perclórico

c)

1) Ácido hipofosfórico

2) Ácido hexaoxodifosfórico

d)

1) Ácido carbónico

2) Ácido hipocarbonoso

e)

1) Ácido hipobrómico

2) Ácido hipobromoso

f)

1) Ácido ortometabórico

2) Ácido metabórico

b)

a)

7.9.

c)

d)

e)

f)


1) P2H4O7

2) H4P2O7

b)

1) (HBOn)2

2) (HBO2)n

c)

1) H2CrO4

2) H4CrO4

d)

1) HClO 4

2) H4ClO

e)

1) O2H2S

2) H2SO2

f)

1) HNO3

2) H3NO3

a)

7.3

d)

b)

c)

d)

e)

f)

DERIVADOS DE LOS OXOÁCIDOS

En este apartado nos vamos a referir a compuestos que formalmente proceden de los oxoácidos por sustitución de algunos de sus átomos por otros elementos. Para estudiar su nomenclatura y formulación, lo más sencillo es clasificarlos según si el nuevo elemento sustituye a oxígenos unidos al átomo central o sustituye a grupos OH.

7.4

DERIVADOS POR SUSTITUCIÓN DE ÁTOMOS DE OXÍGENO

a)

PEROXÁCIDOS

Son derivados de los oxoácidos en los que un átomo de oxígeno ha sido reemplazado por un grupo -O-O-, denominado peroxo.

OXOÁCIDOS 77

Formulación La fórmula de un peroxoácido se puede derivar de la del oxoácido correspondiente por sustitución de un O del oxoácido por O2. Puesto que el grupo -OO- (O2) es característico de estos compuestos, debe figurar como tal en la fórmula y no se simplifica. Fíjese que en el último ejemplo la fórmula no se reduce a HSO4.

Ejemplo 7.14 Oxoácido

Peroxoácido


HNO3

HNO4

HNO2(O2)

H2SO4

H2SO5

H2SO3(O2)

H3PO4

H3PO5

H3PO3(O2)

H2S2O7

H2S2O8

H2S2O6(O2)

Nomenclatura Un peroxoácido se puede nombrar por cualquiera de los sistemas anteriores, utilizando el nombre del oxoácido correspondiente y añadiendole el prefijo peroxo.


HNO4

H2SO5

H3PO5

Nombre tradicional

Ác. peroxonítrico

Ác. peroxosulfúrico

Ác. peroxofosfórico

Nombre sistemático Dioxoperoxonitrato(12) de hidrógeno Dioxoperoxonitrato(V) de hidrógeno Trioxoperoxosulfato(22) de hidrógeno Trioxoperoxosulfato(VI) de hidrógeno Trioxoperoxofosfato(32) de hidrógeno Trioxoperoxofosfato(V) de hidrógeno

Nombres funcionales Ác. dioxoperoxonítrico(12) Ác. dioxoperoxonítrico(V) Ác. trioxoperoxosulfúrico(22) Ác. trioxoperoxosulfúrico(VI) Ác. trioxoperoxofosfórico(32) Ác. trioxoperoxofosfórico(V)

Desde el punto de vista de la estructura, el grupo peroxo puede actuar de “puente” entre otras partes de la molécula o ser “terminal”. Para distinguir esas dos características estructurales, se utiliza el descriptor µ delante de peroxo que indica que dicho grupo actúa de “puente”.


H2S2O8

Nombre tradicional

Ác. peroxodisulfúrico

Nombre sistemático µ-peroxo-hexaoxodisulfato(22) de dihidrógeno µ-peroxo-hexaoxodisulfato(VI) de dihidrógeno µ-peroxo-bis(trioxosulfato)(22) de dihidrógeno µ-peroxo-bis(trioxosulfato)(VI) de dihidrógeno

Nombres funcionales Ác. µ-peroxohexaoxodisulfúrico(22) Ác. µ-peroxohexaoxodisulfúrico(VI)


b)

TIOÁCIDOS

Se derivan de los oxoácidos por sustitución de uno o más átomos de oxígeno unidos al elemento central, por átomos de azufre.

Formulación Las fórmulas se escriben del modo habitual. Si además de un átomo de azufre central existen otros azufres en la molécula, se pueden escribir por separado —fórmula semidesarrollada—, para indicar su distinta naturaleza.


Tioxoácido


H2SO4

H2S2O3

H2SO3S

H3PO4

H3PO2S2

H2CO3

H2CS3

Los oxígenos también pueden sustituirse por selenio o teluro.

Ejemplo 7.18 Oxoácido

Derivado

H2SO4

H2SO2Se2

H2SO4

H2SO3Te

Nomenclatura En estos compuestos el azufre se indica con el prefijo tio-, el selenio por seleno- y el teluro por teluro-. Le mostramos unos ejemplos.


7.5

Nombre tradicional

Nombre sistemático

H2SO3S

Ác. tiosulfúrico

Trioxotiosulfato(22) de hidrógeno Trioxotiosulfato(VI) de hidrógeno

H3PO2S2

Ác. ditiofosfórico

Dioxoditiofosfato(32) de hidrógeno Dioxoditiofosfato(V) de hidrógeno

H2CS3

Ác. tritiocarbónico

Tritiocarbonato de dihidrógeno

DERIVADOS POR SUSTITUCION DE GRUPOS OH

Son derivados que se obtienen sustituyendo grupos OH de los oxoácidos por otros átomos (por ejemplo, halógenos), o grupos de átomos (por ejemplo, NH2).

OXOÁCIDOS 79

a)

HALOGENUROS O HALUROS DE ÁCIDO

Formulación y nomenclatura La formulación es la habitual, que ha sido explicada al principio del capítulo. En cuanto a la nomenclatura, se pueden dar dos circunstancias: 1) Si el compuesto posee hidrógenos ácidos, se usa el formato empleado para nombrar ácidos: los oxígenos se nombran con el prefijo oxo- y los halógenos con fluoro-, cloro-, bromo- y yodo-.

Ejemplo 7.20 Fórmula HSO3Cl

Nombre sistemático Clorotrioxosulfato de hidrógeno

2) Si no existen hidrógenos ácidos por haber sido sustituidos todos los grupos OH, el compuesto ya no es un ácido y no puede nombrarse como tal. En estos casos se emplea la llamada nomenclatura de coordinación que no será tratada en este manual. Sólo a título de ejemplo mostramos dos de estos compuestos y sus nombres.

Ejemplo 7.21 Fórmula SO2Cl2 POCl3

b)

Nombre sistemático Diclorodioxoazufre (nombre preferido) Dicloruro de sulfurilo Triclorooxofósforo (nombre preferido) Tricloruro de fosforilo

AMIDAS

Son los derivados de oxoácidos en los que grupos OH han sido sustituidos por grupos NH2.

Formulación y nomenclatura En formulación se suelen utilizar fórmulas semidesarrolladas, y al grupo NH2 se le denomina amido-. La construcción es la habitual.


Nombre sistemático

HOSO2NH2 Amidotrioxosulfato de hidrógeno Si todos los OH están sustituidos, ya no se trata de un ácido y se usa la nomenclatura de coordinación o la funcional.


Nombre sistemático

Diamidodioxoazufre (nombre preferido) SO2(NH2)2 Diamida sulfúrica Diamida de sulfurilo


7.6

CÓMO FORMULAR UN OXOÁCIDO A PARTIR DE SU NOMBRE

El procedimiento para formular un oxoácido a partir de su nombre depende mucho del tipo de nomenclatura utilizado. Si el nombre de partida es de tipo sistemático es especialmente sencillo, resultando algo más complejo si está nombrado de modo tradicional o funcional. Trate de seguir los siguientes pasos: 1) Escriba los símbolos de los elementos del oxoácido. 2) Añada los subíndices. a) Si el nombre es sistemático, coloque los subíndices basándose en los prefijos numéricos mono-, di-, tri-, etc. y en los números de carga o de oxidación, teniendo en cuenta que: – Si se trata del sistema de Ewens-Bassett, el número de hidrógenos ácidos debe ser igual al número de carga. – Si el nombre responde al sistema de Stock, debe poner el número de hidrógenos que haga que la suma de los números de oxidación de todos los átomos del oxoácido sea igual a cero. Recuerde que O = 2II y H = 1I. b) Si el nombre es el tradicional, utilice las combinaciones prefijo/sufijo para determinar el número de oxidación del átomo central y sus conocimientos sobre los oxoácidos de cada Grupo del Sistema Periódico: por ejemplo, los oxoácidos de los halógenos (Grupo 17) tienen un sólo hidrógeno; los del Grupo 16 (S, Se, Te) dos, etc. No olvide que la nomenclatura tradicional no es sistemática y por tanto deberá, en general, hacer uso de sus conocimientos o acudir a la tabla de oxoácidos que figura al final del capítulo.

Ejemplo 7.24 Nombre

Símbolos 1)

Tetraoxoseleniato de dihidrógeno

2)

HSeO 1)

H2SeO4 2)

HBrO

Trioxobromato(12) de hidrógeno 1)

Dioxonitrato(III) de hidrógeno

HBrO3 2)

HNO 1)

Ácido hipoyodoso

HNO2 2)

HIO 1)

Ácido tetraoxoarsénico

7.7

Fórmula

HIO 2)

HAsO

H3AsO4


Para representar los compuestos químicos se deberían usar siempre representaciones (fórmulas) que describan lo más acertadamente posible —aunque sea de modo resumido— la estructura de los compuestos. En este sentido, muchos químicos proponen, y así lo encontrará en algunos libros, la utilización generalizada de fórmulas desarrolladas o semidesarrolladas y que el orden de escritura de los símbolos responda a la conectividad real entre átomos. Así por ejemplo, los oxoácidos de los halógenos deberían representarse como HOX, HOXO, HOXO2 y HOXO3, en vez de HXO, HXO2, HXO3 y HXO4 como es costumbre, para reflejar el hecho de que el hidrógeno ácido está enlazado a un oxígeno que es estructuralmente distinto a los otros, y que está formando parte del grupo funcional OH. O también, que los ácidos fosforoso (H2PHO3) y fosfórico (H3PO4) deberían escribirse PH(O)(OH)2 y PO(OH)3.

OXOÁCIDOS 81

Nosotros coincidimos con esas observaciones y recomendamos el uso de representaciones que respondan lo más fielmente posible a la realidad estructural del compuesto. La representación de oxoácidos mediante fórmulas completamente desarrolladas es todavía más informativa que la semidesarrollada que se acaba de ver. En general, en un oxoácido encontrará al elemento central rodeado de oxígenos con los hidrógenos ácidos unidos a algunos de estos últimos formando grupos OH. Fíjese en que aunque se dibujan en el plano, la distribución de los átomos en el espacio es tridimensional. Por ejemplo, los oxígenos y grupos OH alrededor del azufre central en el ácido sulfúrico adoptan una geometría aproximadamente tetraédrica. Le mostramos unos ejemplos significativos que incluyen algunos de los ya mostrados al principio de este capítulo.

Ejemplo 7.25

HClO

HNO3

(OH)2OPOPO(OH)2

(OH)2OPPO(OH)2

Grupo, elemento y fórmula

Nombre tradicional

TABLA DE OXOÁCIDOS

Nombre tradicional del anión (uno de varios: véase apartado correspondiente)

Nombre sistemático (uno de varios: véase apartado correspondiente)

Nombre funcional (uno de varios: véase apartado correspondiente)

GRUPO 6 Cromo H2CrO4 H2CrO7

Ác. crómico Ác. dicrómico

Cromato Dicromato

Ác. Tetraoxocrómico Ác. µ-oxo-hexaoxodicrómico GRUPO 7

Manganeso HMnO4 H2MnO4

Ác. permangánico Permanganato Ác. mangánico Manganato

Ác. tetraoxomangánico(12) Ác. tetraoxomangánico(22) GRUPO 13

Boro H3BO3 (HBO2)n H2B2(O2)2(OH)4

Ác. metabórico Ác. bórico Ác. perbórico

Metaborato Borato Perborato

Ác. carbónico

Carbonato

Ác. ortosilícico Ác. metasilícico

Ortosilicato Metasilicato

Ác. nítico Ác. nitroso

Nitrato Nitrito

Trioxonitrato(12) de hidrógeno Dioxonitrato(12) de hidrógeno

Ác. trioxonítrico Ác. dioxonítrico

Ác. fosfínico Ác. fosforoso Ác. fosfónico

Fosfinato Fosfito Fosfonato

Dihidridodioxofosfato(12) de hidrógeno Trioxofosfato(32) de trihidrógeno Hidridotrioxofosfato(22) de dihidrógeno

Ác. dihidridodioxofosfórico Ác. trihidridotrioxofosfórico(22) Ac. hidridotrioxofosfórico(22)

Polodioxoborato(12) de hidrógeno Trioxoborato de trihidrógeno Tetrahidroxodi-µ-peroxo-diborato(22) de dihidrógeno GRUPO 14

Ác. polidioxobórico Ác. trioxobórico Ác. tetrahidroxodi-(µ-peroxo) dibórico

Carbono Trioxocarbonato de dihidrógeno

Ác. trioxocarbónico

Tetraoxosilicato de tetrahidrógeno Poli(trioxosilicato de dihidrógeno) GRUPO 15

Ác. tetraoxosilícico Ác. politrioxosilícico

Silicio H4SiO4 (H2SiO3)n Nitrógeno HNO3 HNO2 Fósforo HPH2O2 H3PO3 H2PHO3


TABLA 7.1

TABLA 7.1 Grupo, elemento y fórmula

Nombre tradicional

TABLA DE OXOÁCIDOS (continuación)

Nombre tradicional del anión (uno de varios: véase apartado correspondiente)

Nombre sistemático (uno de varios: véase apartado correspondiente)

GRUPO 15 Tetraoxofosfato(32) de trihidrógeno µ-Oxo-hexaoxodifosfato de tetrahidrógeno Poli trioxofosfato(12) de hidrógeno Hexaoxodifosfato(P—P)(42) de tetrahidrógeno

Nombre funcional (uno de varios: véase apartado correspondiente)

H3PO4 H4P2O7 (HPO3)n (HO)2OPP(OH)2

Ác. fosfórico Ác. difosfórico Ác. metafosfórico Ác. hipofosfórico

Fosfato Difosfato Metafosfato Hipofosfato

Arsénico H3AsO4 H3AsO3

Ác. arsénico Ác. arsenioso

Arseniato Arsenito

Tetraoxoarseniato de trihidrógeno Trioxoarseniato(32) de trihidrógeno GRUPO 16

Ác. tetraoxoarsénico Ác. trioxoarsénico

Azufre H2SO4 H2S2O7 H2S2O3 H2S2O6 H2S2O4 H2SO3

Ác. sulfúrico Ác. disulfúrico Ác. tiosulfúrico Ác. ditiónico Ác. ditionoso Ác. sulfuroso

Sulfato Disulfato Tiosulfato Ditionato Ditionito Sulfito

Tetraoxosulfato de dihidrógeno µ-Oxo-hexaoxodisulfato de dihidrógeno Trioxotiosulfato de dihidrógeno Hexaoxodisulfato(S—S) de dihidrógeno Tetraoxodisulfato(S—S) de dihidrógeno Trioxosulfato de dihidrógeno GRUPO 17

Ác. tetraoxosulfúrico Ác. µ-oxo-hexaoxodisulfúrico Ác. trioxotiosulfúrico Ác. hexaoxodisulfúrico Ác. tetraoxodisulfúrico Ác. triosulfúrico

Ác. perclórico Ác.clórico Ác. cloroso Ác. hipocloroso

Perclorato Clorato Clorito Hipoclorito

Ác. peryódico Peryodato Ác. yódico Yodato Ác. ortoperyódico Ortopoeryodato

HOCN HONC

Ác. ciánico Ác. fulmínico

Cianato Fulminato

Tetraoxoclorato de hidrógeno Trioxoclorato de hidrógeno Dioxoclorato de hidrógeno Monooxoclorato de hidrógeno Tetraoxoyodato de hidrógeno Trioxoyodato de hidrógeno Hexaoxoyodato(52) de pentahidrógeno OTROS OXOÁCIDOS Nitridooxocarbonato de hidrógeno Carbidooxonitrato de hidrógeno

Ác. tetraoxoclórico Ác. trioxoclórico Ác. dioxoclórico Ác. monooxoclórico Ác. tetraoxoyódico Ác. trioxoyódico Ác. hexaoxoyódico(52) Ác. nitridooxocarbónico Ác. carbidooxonítrico

OXOÁCIDOS 83

Cloro HClO4 HClO3 HClO2 HClO Yodo HIO4 HIO3 H5IO6

Ác. tetraoxofosfórico Ác. µ-oxo-hexaoxodifosfórico Ác. politroxofosfórico Ác. hexaoxodifosfórico


Ejercicios 7.10.

7.11.

Formule los siguientes derivados de oxoácidos. a) Ácido peroxodifosfórico b) Dioxoperoxonitrato(1-) de hidrógeno

c) Ácido peroxonítrico

d) Trioxoperoxofosfato(V) de hidrógeno

e) Oxotritiofosfato(3-) de hidrógeno

g) Ácido tiosulfuroso

h) Amidodioxosulfato de hidrógeno

f) Trioxotiosulfato de dihidrógeno

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

Nombre los siguientes derivados de oxoácidos. a) H2S2O6(O2)

b) HNO(O2)

c) H3PO3(O2)

d) H2SO3(O2)

e) H3PO3S

f) H3AsS3

g) H2SO2Se2

h) HSO3Br

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

OXOÁCIDOS 85

7.12.

Dibuje los siguientes compuestos utilizando fórmulas estructurales desarrolladas. a) H2SO4

b) HPH2O2

c) H2S2O7

d) H2SO5

a)

b)

c)

d)

Soluciones 7.1. a)

b)

c)

d)

1V

1IV

1I

1VI


e)

f)

g)

h)

1VII

1IV

1VI

1VII

7.2. a)

HP H O2

b)

HN O

2

e)

H3A O s

c)

H3B O

3

f)

H3CO 3

3

d)

HIO

3

g)

h)

H 2Cr2O7

H2MnO4

7.3. a)

b)

Ácido permangánico

Ácido ortos ilícico

c)

d)

Ácido su lfros o

Ácido ditin óico

e)

f)

Ácido nitros o

Ácido perb ró mico

g)

h)

Ácido metafos rico fó

Ácido cloroso

7.4. a)

HS e2O

b)

4

HC O2

c)

3

HP O3

d)

4

O N H

2

OXOÁCIDOS 87

e)

HIO 5

f)

(HS iO ) 2

6

g)

3 n

rO B H

h)

O V H

2

3

7.5. a)

b)

onooxoflu M orato de hidrógeno 2) de hidrógeno

onooxoflu M orato(1

onooxoflu M orato(I) de hidrógeno

rTioxoseleniato de dihidrógeno rTioxoseleniato(2

rTioxoseleniato(IV ) de hidrógeno

c)

d)

etraoxos T ilicato de tetrahidrógeno 2) de hidrógeno

etraoxos T ilicato(4

2) de hidrógeno

etraoxos T ilicato(IV ) de hidrógeno

e)

idridotrioxofosfato de dihidrógeno H 2) de hidrógeno

idridotrioxofos H fato(2

idridotrioxofos H fato(III) de hidrógeno

f)

etraoxoy T odato de hidrógeno etraoxoy T odato(1

2) de hidrógeno

ihidroxodioxom D olibdeno(V I)

etraoxoy T odato(V II) de hidrógeno

g)

ioxosu D lfato de hidrógeno ioxosu D lfato(2

2) de hidrógeno

ioxosu D lfato(II) de hidrógeno

h)

Poli[dioxoborato de hidrógeno] Poli[dioxoborato(12) de hidrógeno] Poli[dioxoborato(III) de hidrógeno]


7.6. a)

b)

HB O3

c)

H2S2O6

3

d)

HM O n

HIO 3

4

7.7. a)

b)

otrio id c Á c n é s a x

ote id c Á i m ó c x o ra

c)

d)

od id c Á ítrc n x io

op id c Á íc s litrx o

7.8. a) 1) y 2)

b) 2)

c) 1) y 2)

d) 1)

e) 2)

f) 2)

a) 2)

b) 2)

c) 1)

d) 1)

e) 2)

f) 1)

7.9.

7.10. a)

HN O (O 2 )2

H4P2 O6(O 2)

e)

HP S3 O

c)

d)

HN O (O 2 )2

H2PO3 (O2)

g)

h)

b)

f)

HS O S 2

3

3

HS O S 2

N S O H

2

7.11. a)

Ácido peroxodisulfúrico

c)

Ácido peroxofosfórico Trioxoperoxosulfato(22) de hidrógeno

b)

Ácido peroxonitroso xoperoxonitrato(1 2) de hidrógeno O d)

Ácido peroxosulfúrico Trioxoperoxosulfato(22) de hidrógeno

2

OXOÁCIDOS 89

e)

f)

ido monotiofosfórico c Á rTioxotiofosfato(3 2) de hidrógeno

Ácido tritioarsenioso Tritioarseniato(32) de hidrógeno

g)

h)

Ácido diselenosu rico lfú iox D oditiosu lfato(2 2) de hidrógeno

rom B otrioxosulfato de hidrógeno

7.12. a)

b)

c)

d)

8

IONES

En este capítulo vamos a describir cómo formular y nombrar los iones, es decir, las especies químicas con carga. Según ésta sea positiva o negativa, se clasifican en cationes y aniones, y según el número de átomos que los constituyan, en monoatómicos o poliatómicos.

Ejemplo 8.1 Cationes Iones Aniones

8.1

Monoatómicos

Na1

Poliatómicos

NH1 SO21 4

Monoatómicos

Cl2

O2

Poliatómicos

OH2

SO22 4

Cu21

CATIONES

Tal y como acabamos de indicar, un catión es un átomo o un grupo de átomos que tiene una o más cargas positivas. En el caso de los cationes poliatómicos, las cargas pueden estar localizadas en uno de los átomos o bien estar deslocalizadas entre varios de ellos. A continuación describiremos la formulación y nomenclatura de los cationes, siguiendo la clasificación anterior.

8.2

CATIONES MONOATÓMICOS

Formulación Se representan por el símbolo del elemento (A), y su carga iónica se indica como un superíndice en la parte superior derecha mediante un número n, seguido del signo 1, tomando la forma general A n1. En el caso del superíndice 11, se escribe sólo el signo 1.

Ejemplo 8.2 H1

K1

Ca21

Fe21

Fe31

Nomenclatura Se pueden nombrar por cualquiera de los dos métodos sistemáticos siguientes: a) Sistema Ewans-Bassett: con la palabra ion seguida del nombre del elemento y el número de carga y el signo 1 entre paréntesis. b) Sistema Stock: se utiliza la palabra catión (o ion) seguida del nombre del elemento y el número de oxidación entre paréntesis y sin signo. 91


Observe que en el caso de un catión monoatómico, los números de carga y los de oxidación son coincidentes, aunque los primeros se representan mediante numeración árabe y los segundos con numeración romana.

Ejemplo 8.3 Catión Cu1 31

Cr

1

H

Nombre Ewens-Bassett

Nombre Stock

Ion cobre(11)

Catión cobre(I)

Ion cromo(31)

Catión cromo(II)

Ion hidrógeno(11)

Catión hidrógeno(I)

En el último ejemplo también se utilizan los términos protón y deuterón para nombrar los cationes específicos de hidrógeno y deuterio. Cuando no existe ninguna ambigüedad sobre la carga de un catión, el número de carga (o el de oxidación) se puede omitir. Esto ocurre cuando ese elemento forma un único catión.

Ejemplo 8.4 Catión 1

Na Ca

21

Al31

8.3


Nombre Stock

Nombre preferido

Ion sodio(11)

Catión sodio(I)

Ion sodio

Ion calcio(21)

Catión calcio(II)

Ion calcio

Ion aluminio(31)

Catión aluminio(III)

Ion aluminio

CATIONES POLIATÓMICOS

Formulación Se representan con los símbolos y subíndices tal como se ha visto en capítulos anteriores. La carga se indica con un superíndice como en los cationes monoatómicos.

Ejemplo 8.5 H3O1

O12

H2Cl1

NH14

SO21 2

Si se considera necesario, puede resultar útil el empleo de paréntesis. Observe, en los siguientes ejemplos, cómo se usan.

Ejemplo 8.6 (O2)1

(S4)21

(Hg2)21

(H3)1

Para formular un ion poliatómico (tanto cationes o aniones), se debe tener en cuenta que la suma de los números de oxidación de todos los elementos debe ser igual al número de carga del ion, tal como se indica en la siguiente ecuación. (Nº de átomos del elemento A) 3 (Nº de oxidación de A) = Nº de carga

IONES 93


Ecuación

SO21 2

1 3 (Nº oxid. del S) 1 2 3 (Nº oxid. del O) = Nº de carga Sustituyendo los números de oxidación (S = 1VI; O = 2II): 1 3 (1VI) 1 2 3 (2II) = (21)

Nomenclatura Cationes homopoliatómicos El procedimiento más fácil e inmediato consiste en utilizar la palabra ion seguida del nombre de la especie neutra al que se añade el número de carga.

Ejemplo 8.8 Catión O12 S21 4

Nombre

Catión

Nombre

Ion dioxígeno(11)

Bi41 5

Ion pentabismuto(41)

Ion tetraazufre(21)

H13

Ion trihidrógeno(11)

En caso necesario, también se puede utilizar el número de oxidación.

Ejemplo 8.9 Catión Hg21 2

Nombre Ewens-Bassett Ion dimercurio(21)

Nombre Stock Catión dimercurio(I)

Cationes derivados de hidruros binarios Se trata de cationes que generalmente se obtienen por adición de un ion hidrógeno(11) a un hidruro no metálico (véase el Capítulo 3), en el que el no metal posee pares de electrones libres que pueden cederse al H1 (por ejemplo, O, S, N, P, X). El nombre se forma añadiéndole el sufijo -onio a la raíz del nombre del elemento. Mostramos algunos ejemplos, en los que hemos omitido por simplicidad las palabras ion o catión.

Ejemplo 8.10 Hidruro

Nombre

Hidruro NH41

Amonio

PH41

Fosfonio

H3O1

Oxonio

H 2S

Amoníaco Azano Fosfina Fosfano Agua Oxidano Sulfuro de hidrógeno Sulfano

H3S1

Sulfonio

HCl

Cloruro de hidrógeno

H2Cl1

Cloronio

NH3 PH3 H 2O

Nombre


El nombre oxonio se utiliza exclusivamente para la especie H3O1. Cuando no se conoce el grado de hidratación del ion H1, se utiliza ion hidrógeno. Cationes de compuestos binarios de oxígeno Se utiliza la nomenclatura de coordinación: el nombre se forma con los términos ion o catión, seguido de un prefijo numérico (mono-, di-, tri-, etc.) que indica el número de oxígenos, indicado por -oxo-, al que sigue el nombre del otro elemento con los números de carga o de oxidación entre paréntesis del modo habitual.


Catión


Nombre Stock

O = 2II

P = 1V

PO31

Ion monooxofósforo(31)

Catión monooxofósforo(V)

O = 2II

S = 1VI

SO21 2

Ion dioxoazufre(21)

Catión dioxoazufre(VI)

U = 1V

UO12

Ion dioxouranio(11)

Catión dioxouranio(V)

O = 2II

En algunos casos se utilizan aún nombres tradicionales o semisistemáticos. Le mostramos algunos.


Nombre tradicional

Catión 31

Nombre tradicional

CO

Catión carbonilo

PO

Catión fosforilo

ClO1

Catión clorosilo

OH1

Catión hidroxilo

ClO12

Catión clorilo

SO21

Catión sulfinilo Catión tionilo

ClO13

Catión perclorilo

SO21 2

Catión sulfonilo Catión sulfurilo

NO1

Catión nitrosilo

UO12

Ion uranilo(11) Ion uranilo(V)

NO12

Catión nitroilo

UO21 2

Ion uranilo(21) Ion uranilo(VI)

Los cationes de bromo y yodo se nombran de modo análogo a los de cloro (bromosilo, yodosilo, etc.).

IONES 95

Ejercicios 8.1.

8.2.

8.3.

Indique el estado de oxidación de los elementos (exceptuando el oxígeno) en los siguientes iones. a) Fe31

b) Sn21

c) VO31

d) SO21

e) F2

f) ClO2 4

g) MnO422

h) Cr 2O722

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

Formule los siguientes cationes. a) Ion potasio

b) Ion plata

c) Catión níquel(III)

d) Ion dioxígeno(1+)

e) Ion arsonio

f) Ion selenonio

g) Ion dioxouranio(2+)

h) Ion nitrosilo

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

Nombre los siguientes cationes. a) Sn21

b) Mg21

c) Cl1 2

d) CO21

e) SbH1 4

f) H2Br1

g) VO31

h) OH1

a)

b)

c)

d)


8.4

e)

f)

g)

h)

ANIONES

En este apartado describiremos la formulación y nomenclatura de los aniones, es decir, de las especies mono o poliatómicas que tienen una o más cargas negativas. En los aniones poliatómicos, la carga negativa puede estar localizada en uno de los átomos, o bien, deslocalizada entre varios de ellos.

8.5

ANIONES MONOATÓMICOS

Formulación Se representan por el símbolo del elemento (A), y un superíndice n, seguido del signo 2 en la parte superior derecha que corresponde a la carga negativa de ese anión. Las fórmulas tiene por lo tanto la forma general A n2. Cuando la carga es 12, sólo se escribe el signo 2.

Ejemplo 8.13 H2

Cl2

O22

P32

C42

Nomenclatura Para nombrarlos se emplean los términos ion o anión seguido del nombre (o contracción) del elemento seguido de la terminación -uro. El nombre óxido que se le da al anión O22 es una excepción.

Ejemplo 8.14 Anión H2 2

2

Nombre Hidruro

2

H (o D ) Deuteruro B32 C

42 42

Si

Boruro Carburo Siliciuro

Anión O22 22

S

Se22 2

F

2

Cl

2

32

N

Nitruro

Br

P32

Fosfuro

I2

Nombre Óxido Sulfuro Seleniuro Fluoruro Cloruro Bromuro Yoduro

IONES 97

8.6

ANIONES POLIATÓMICOS

Formulación Las fórmulas se escriben del mismo modo que en los aniones monoatómicos, indicando la carga como superíndice.

Ejemplo 8.15 OH2

HS2

O22

S22 2

CO22 3

Recuerde que la suma de los números de oxidación de todos los elementos debe ser igual al número de carga del anión.


Ecuación

CO22 3

1 3 (Nº oxid. del C) 1 3 3 (Nº oxid. del O) = Nº de carga Sustituyendo los números de oxidación (C = 1IV; O = 2II): 1 3 (1IV) 1 3 3 (2II) = (22)

Nomenclatura Para nombrarlos, vamos a clasificar los aniones poliatómicos en los grupos siguientes: Aniones homopoliatómicos Al nombre del anión monoatómico correspondiente se le añaden los prefijos numéricos (di-, tri-, tetra-, etc.) y el número de carga. Se utilizan también muy ampliamente una serie de nombres comunes de los que mostramos los más conocidos.

Ejemplo 8.17 Anión

Nombre sistemático

Nombre común

C222

Dicarburo(22)

Acetiluro

N23

Trinitruro(12)

Azida

O22

Dióxido(12)

Hiperóxido Superóxido

O222

Dióxido(22)

Peróxido

O23

Trióxido(12)

Ozónido

S222

Disulfuro(22)

I23

Triyoduro(12)

Casos especiales: aniones con nombres comunes En el caso de algunos otros aniones, el uso de los nombres comunes está tan extendido que prácticamente es el único que se utiliza. Le mostramos una selección de los principales.


Ejemplo 8.18 Anión

Nombre

Anión

Nombre

CN2

Cianuro

OH22

Hidrogenodióxido(12) Hidroperóxido (en Química Orgánica)

NH22

Imiduro

HS2

Hidrógenosulfuro(12) Hidrosulfuro (en Química Orgánica)

NH22

Amiduro

NCS2

2

OH

Tiocianato

2

Hidróxido

Cianato

NCO

Ejercicios 8.4.

8.5.

Formule los siguientes aniones. a) Ion yoduro

b) Ion arseniuro

c) Ion óxido

d) Ion ozónido

e) Ion pentaestannuro(2-)

f) Ion hidrógenosulfuro(1-)

g) Ion cianato

h) Ion tricloruro(1-)

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

Nombre los siguientes aniones. a) H2

b) P32

c) C222

d) CN2

e) OH2

f) OH2 2

g) NCS2

h) S22

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

IONES 99

Aniones de oxoácidos Son los aniones que provienen de la pérdida de los hidrógenos ácidos —iones hidrógeno (11)— de un oxoácido. Se nombran fácilmente a partir del nombre del correspondiente oxoácido expresado en la forma tradicional o en la sistemática. Veremos a continuación algunos ejemplos en los que hemos omitido la palabra ion por simplicidad.

Nomenclatura tradicional Si el nombre del correspondiente oxoácido está en la forma tradicional, las terminaciones -oso e -ico se sustituyen por -ito y -ato respectivamente. La palabra ácido se suprime. TABLA 8.1 Sufijo del oxoácido

Nombre

-oso

-ito

-ico

-ato

Ejemplo 8.19 Ácido

Nombre

Anión

Nombre

H2SO4

Ác. sulfúrico

SO422

H2SO3

Ác. sulfuroso

SO322

Sulfito

Ác. ditiónico

S2O622

Ditionato

H2S2O6 HIO3

Ác. yódico

IO23

Sulfato

Yodato

En la tabla de oxoácidos del capítulo anterior se pueden ver los nombres tradicionales de un gran número de estos aniones.

Nomenclatura sistemática En este caso, se suprimen del nombre sistemático del oxoácido las palabras de hidrógeno. Es decir, el nombre del anión está constituido exactamente por el primer término del nombre del ácido.

Ejemplo 8.20 Ácido

Nombre

Anión

Nombre

H2SO4

Tetraoxosulfato(22) de hidrógeno Tetraoxosulfato(VI) de hidrógeno

SO422

Tetraoxosulfato(22) Tetraoxosulfato(VI)

H2SO3

Trioxosulfato(22) de hidrógeno Trioxosulfato(IV) de hidrógeno

SO322

Trioxosulfato(22) Trioxosulfato(IV)

Si el anión contiene algún hidrógeno ácido, su nombre se forma a partir del nombre del oxoácido, anteponiéndole el término hidrógeno, precedido por el prefijo numérico que le corresponda —el uso del prefijo mono- es optativo— y ajustando convenientemente el número de carga. Fíjese en que si se utiliza el número de oxidación, éste no se cambia.


Ejemplo 8.21

8.7

Ácido

Nombre

Anión

Nombre

H2SO4

Tetraoxosulfato(22) de hidrógeno Tetraoxosulfato(VI) de hidrógeno

HSO42

Hidrógenotetraoxosulfato(12) Monohidrógenotetraoxosulfato(12) Hidrógenotetraoxosulfato(VI) Monohidrógenotetraoxosulfato(VI)

H3PO4

Tetraoxofosfato(32) de hidrógeno Tetraoxofosfato(V) de hidrógeno

H2PO42

Dihidrógenotetraoxofosfato(12) Dihidrógenotetraoxofosfato(V)

CÓMO FORMULAR UN ION A PARTIR DE SU NOMBRE

Siga los siguientes pasos: 1) Escriba los símbolos de los elementos. 2) Añada los subíndices. El procedimiento varía según el tipo de nomenclatura utilizado: a) Si la nomenclatura es sistemática, coloque los subíndices basándose en los prefijos numéricos mono-, di-, tri-, etc. que figuran en el nombre o en sus terminaciones. b) Si el nombre está en nomenclatura tradicional, utilice las combinaciones prefijo/sufijo para determinarlos. 3) Escriba el número de carga como superíndice. Utilice directamente dicho número si ya se lo proporciona el nombre (sistema de Ewens-Bassett) o dedúzcalo del número de oxidación (sistema de Stock) o de las combinaciones prefijo/sufijo (sistema tradicional). Observe cómo se formulan los siguientes cationes.

Ejemplo 8.22 Nombre

Símbolo 2)

1)

U

Ion uranio(61) 1)

Catión dimercurio(I)

3)

Hg14

Hg2 2)

AsH 1)

U61

U

Hg

Ion arsonio

Fórmula 3)

2)

1)

Ion dioxocromo(21)

Subíndices

3)

Hg21 2

AsH4 2)

CrO

A continuación le mostramos la formulación de algunos aniones.

3)

CrO2

CrO221

IONES 101

Ejemplo 8.23 Nombre

Símbolo 2)

1)

Ion arseniuro

As 1)

Ion trioxoclorato(V)

3)

2)

1)

ClO2 3 3)

HSO32

HSO3 2)

NO

O222

ClO3

HSO

Ion nitrato

3)

2)

1)

As32

O2

ClO

Hidrógeno trioxosulfato(12)

3)

2)

1)

Fórmula

As

O

Ion dióxido(22)

8.8

Subíndices

3)

NO3

NO32


Los cationes y aniones poliatómicos se pueden representar mediante fórmulas desarrolladas que proporcionan información no sólo sobre las conexiones y disposición espacial de sus átomos, sinó tambien sobre aquellos en los que se localizan las cargas positivas o negativas. Dibujar los pares electrónicos no compartidos será útil para comprender la estructura y racionalizar sus propiedades físicas y químicas. Recuerde que las formas resonantes no son más que “artificios de representación” y que la estructura del ion es única: cada estructura resonante es solamente una visión “parcial” de la estructura real. Así, por ejemplo, en el caso del ion sulfato no existen dos tipos distintos de enlaces azufre-oxígeno sino uno sólo de características intermedias entre los dos representados.


NH14

NO1



Fórmula


OH2 C22 2

NO22

SO21 4

Ejercicios 8.6.

8.7.

Formule los siguientes aniones nombrados mediante nomenclatura tradicional. a) Borato

b) Hipoclorito

c) Sulfito

d) Bromato

e) Disulfato

f) Ditionato

g) Permanganato

h) Arseniato

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

Nombre los siguientes aniones mediante nomenclatura tradicional. a) ClO42

b) SO422

c) NO32

d) PO432

e) S2O422

f) CrO422

g) Cr 2O722

h) SiO442

IONES 103

8.8.

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

Formule los siguientes aniones nombrados mediante nomenclatura sistemática. a) Trioxonitrato(1-)

b) Tetraoxofosfato(V)

a)

8.9.

d) Monohidrógenotetraoxosulfato(VI)

c)

b)

d)

Nombre los siguientes aniones mediante nomenclatura sistemática. a) HCO32

8.10.

c) Dioxoyodato(1-)

b) ReO42

d) FO2

c) BO332

a)

b)

c)

d)

Dibuje los siguientes compuestos utilizando fórmulas estructurales desarrolladas. a) H3O1

b) CO322 a)

c) PO432

d) ClO42


b)

c)

d)

Soluciones 8.1. a)

b)

c)

d)

1III

1II

1V

1IV

e)

f)

g)

h)

2I

1VII

1VI

1IV

IONES 105

8.2. a)

b)

K1

Ag1

e)

f) 1 4

sH A

H3S e

1

c)

d)

Ni 31

O12

g)

h)

O U

21 2

O N

1

8.3. a)

b)

Ion estaño(21) Catión estaño(II)

Ion m ag nesio

c)

Ion d ic loro(1

d)

1)

tió a C n ca rb onilo

e)

f)

Ion e tib s onio

Ion b rom onio

g)

h)

Ion m onooxov nd a aio(3 1) Catión monooxovanadio(V)

Catión h idroxilo

8.4. a)

b)

I1

As 32

e)

f)

Sn 252

S H

2

c)

d)

O 22

O32

g)

h)

NCO 2

Cl 23


8.5. a)

b)

Ionh id ru ro

c)

d)

Ionfos ro fu

Iond ic arb ro(2 u 2) Acetiluro

Ion cianuro

f)

g)

h)

e)

Ion h idró enog dió ido(1 2) x Ión hidroperóxido

Ion ihdró ido x

Ion tioc ia na to

Ion su lfro

8.6. a)

O B

b)

32 3

O2 S

2

lO C

e)

c)

SO232

f) 22 7

d)

rO B

g)

S2O 622

3

h) 2

O n M

2

32 4

O s A

4

8.7. a)

b)

t a lo rc e P

c)

to lfa u S

e)

o itra N

f)

n ito D

d)

sfa o F to

g)

t a m ro C

h)

t a m ro ic D

Orto silc to a

8.8. a)

O N

b) 2

O P

3

c) 32 4

IO

d)

2

O S H

2

8.9. a)

Hid (1 b a c tix o n e g ró

b)

2)

etraoxoreniato(V T I)

2

4

IONES 107

c)

d)

rTioxob orato(3 2) Trioxoborato(III)

8.10. a)

b)

c)

d)

Mn o ooxoflu orato(1 2) Monooxofluorato(I)

9

SALES (I)

Una sal es un compuesto químico formado por la combinación de uno o varios cationes con uno o varios aniones. Ten presente que los compuestos que contienen el catión H3O1, no se consideran sales sino ácidos. A efectos de nomenclatura, vamos a clasificar las sales en los tipos que se indican en el esquema siguiente, de manera que en este capítulo veremos cómo formular y nombrar las sales binarias, de oxoácidos y con hidrógenos ácidos, y dejaremos para el capítulo siguiente las sales dobles y triples, las de los óxidos e hidróxidos y los óxidos e hidróxidos dobles.

Ejemplo 9.1

Sales

9.1

Sales binarias

NaCl

CaI2

Sales de oxoácidos

NaNO3

K 2SO4

Sales con hidrógenos ácidos

NaHCO3

K 2HPO4

Sales dobles y triples

KNaCO3

CaBrCl

Sales de óxidos e hidróxidos

BiCl(O)

MgBr(OH)

Óxidos e hidróxidos dobles

MgTiO3

AlCa2(OH)7

SALES BINARIAS

Son aquellas sales formadas por sólo dos elementos: el del catión y el del anión.

Formulación y nomenclatura Al tratarse de compuestos binarios, la formulación y nomenclatura de estas sales es la que ya se ha mostrado en el Capítulo 5.


Anión 2

Sal

Nombre

Na

Cl

NaCl

Cloruro de sodio

Ca21

I2

CaI2

Yoduro de calcio

Ni31

S22

Ni2S3

Trisulfuro de diníquel Sulfuro de níquel(III)

109


Aunque no se trata de sales binarias estrictamente hablando, algunas otras como las siguientes, se escriben y nombran como si lo fuesen.

Ejemplo 9.3 Catión

Anión

Sal

NH14

Cl2

NH4Cl

Cloruro de amonio

KCN

Cianuro de potasio

1

K

9.2

2

CN

Nombre

SALES DE OXOÁCIDOS

Son aquellas en las que el anión procede de un oxoácido por pérdida de todos sus hidrógenos ácidos.

Ejemplo 9.4 NaNO3

K 2SO4

Formulación Se escribe primero el catión y después el anión, añadiéndoles los subíndices, que corresponden a los números de carga intercambiados. No se utilizan superíndices para describir las cargas. Recuerde que el número de carga de un catión o de un anión se puede hallar fácilmente sumando los números de oxidación de sus elementos; que el subíndice 1 se omite; y que siempre que sea posible, los subíndices del catión y del anión se simplifican. Se utilizan paréntesis siempre que sean necesarios.

Ejemplo 9.5 Catión

Nº de carga

Anión

Nº de carga

Fórmula

Na1

11

NO2 3

12

NaNO3

1

11

SO422

22

K 2SO4

NH1 4

11

SO322

22

(NH4)2SO3

Ca21

21

PO432

32

Ca3(PO4)2

41

CO322

22

Pb2(CO3)4

K

Pb

41


Pb(CO3)2

Como siempre que se formulan compuestos neutros, la suma de todos los números de oxidación es cero, y lo mismo ocurre con la suma de todos los números de carga de los iones. 1GHiWRPRVGHOHOHPHQWRA) 3 (Nº de oxidación de A) = Cero (Nº cationes) 3 (Nº de carga del catión) 1 (Nº de aniones) 3 (Nº de carga del anión) = Cero

SALES (I) 111

Ejemplo 9.6

No de oxidación

Fórmula

3 3 (Nº oxid. del Ca) 1 2 3 (Nº oxid. del P) 1 8 3 (Nº oxid. del O) = 0 Sustituyendo los números de oxidación (Ca = 1II; P =1V; O= 2II): 3 3 (1II) 1 2 3 (1V)1 8 3 (2II) = 0 No de carga

Ca3(PO4)2

3 3 (Nº carga del catión) 1 2 3 (Nº carga del anión) = 0 Sustituyendo los números de carga (Ca = 22; PO4 = 32): 3 3 (22) 1 2 3 (32) = 0

Nomenclatura Se nombran del mismo modo que todos los compuestos binarios, citando primero el nombre del anión seguido de la preposición de y del nombre del catión. Se utilizan los métodos de nomenclatura sistemática y tradicional vistos en los Capítulos 7 y 8. Los prefijos numéricos y los números de carga (o de oxidación), se suprimen si no son imprescindibles. En el caso de que la sal contenga varias unidades de un anión complejo, se utilizan los prefijos numéricos bis(dos), tris- (tres), tetrakis- (cuatro), pentakis- (cinco), etc. y el nombre del anión se escribe entre paréntesis. Preste atención a los ejemplos siguientes.

Ejemplo 9.7

Fórmula

Nombre sistemático

Nombre tradicional

NaNO3

Trioxonitrato(12) de sodio Trioxonitrato(V) de sodio Trioxonitrato de sodio

Nitrato de sodio

K 2SO4

Tetraoxosulfato(22) de potasio Tetraoxosulfato(VI) de potasio Tetraoxosulfato de dipotasio

Sulfato de potasio

(NH4)2SO3

Trioxosulfato(22) de amonio Trioxosulfato(IV) de amonio Trioxosulfato de diamonio

Sulfito de amonio

Ca3(PO4)2

Tetraoxofosfato(32) de calcio Fosfato de calcio Tetraoxofosfato(V) de calcio Bis(fosfato) de tricalcio Bis(tetraoxofosfato) de tricalcio

Pb(CO3)2

Trioxocarbonato de plomo(41) Trioxocarbonato de plomo(IV) Bis(trioxocarbonato) de plomo

Carbonato de plomo(41) Carbonato de plomo(IV) Bis(carbonato) de plomo


9.3

SALES CON HIDRÓGENOS ÁCIDOS

Son aquellas, también llamadas “sales ácidas”, en las que el anión —que procede de un oxoácido— contiene algún hidrógeno “ácido” que no ha sido reemplazado por un catión metálico. Por tanto, el oxoácido correspondiente debe tener al menos dos hidrógenos ácidos.

Ejemplo 9.8 NaHCO3

K 2HPO4

Formulación Las fórmulas se construyen con los mismos criterios que se ha visto en el apartado anterior.

Ejemplo 9.9 Catión

Nº de carga

Anión

Nº de carga

Fórmula

Na1

11

HCO23

12

NaHCO3

K

11

HPO22 4

22

K 2HPO4

Li1

11

H2PO24

12

LiH2PO4

11

HSO24

12

CsHSO4

1

1

Cs

Nomenclatura Los nombres se forman con el término hidrógeno (referido al/los hidrógeno/s ácido/s) y el nombre del anión, seguido de la preposición de y el nombre del catión metálico. Se recurre al uso de prefijos numéricos allí dónde sean necesarios utilizando los criterios que ya conoce.


Nombre sistemático

Nombre tradicional

NaHCO3

Hidrógenotrioxocarbonato(12) de sodio Hidrógenotrioxocarbonato(IV) de sodio Hidrógenotrioxocarbonato de sodio

Hidrógenocarbonato de sodio

K 2HPO4

Hidrógenotetraoxofosfato(22) de potasio Hidrógenotetraoxofosfato(V) de potasio Hidrógenotetraoxofosfato de dipotasio

Hidrógenofosfato de dipotasio

LiH2PO4

Dihidrógenotetraoxofosfato(12) de litio Dihidrógenotetraoxofosfato(V) de litio Dihidrógenotetraoxofosfato de litio

Dihidrógenofosfato de litio

CsHSO4

Hidrógenotetraoxosulfato(12) de cesio Hidrógenotetraoxosulfato(VI) de cesio Hidrógenotetraoxosulfato de cesio

Hidrógenosulfato de cesio

SALES (I) 113

Aunque su uso es frecuente, no se recomienda utilizar de modo general, nombres construidos con el prefijo bi- o con la palabra ácido. Sin embargo, algunos son muy comunes, como por ejemplo bicarbonato de sodio (NaHCO3) o sulfato ácido de potasio (KHSO4).

9.4

CÓMO FORMULAR UNA SAL A PARTIR DE SU NOMBRE

Se siguen los siguientes pasos: 1) Se escribe el catión y luego el anión. 2) Se añaden los subíndices de los iones basándose en: a) Las terminaciones (nomenclatura tradicional). b) Los prefijos numéricos del nombre o los números de carga (o de oxidación) expresados en la fórmula (nomenclatura sistemática). Se utilizan paréntesis en caso necesario. No olvide que los subíndices son los números de carga intercambiados. Recuerde también que es fácil calcular el número de carga de un ion si se conocen los números de oxidación de sus elementos.

Ejemplo 9.11 Nombre

Iones 2)

1)

Sulfato de sodio

Na SO4 1)

Tris(dicromato) de dihierro

2)

1)

Fe2(Cr2O7)3 2)

Mg AsO3 1)

Dioxonitrato(III) de mercurio(I)

Mg3(AsO3)2 2)

Hg NO2 1)

HgNO2 2)

Ca HCO3

Ejercicios 9.1.

Na2SO4

Fe Cr2O7

Trioxoarseniato(32) de magnesio

Bis(hidrógenocarbonato) de calcio

Fórmula

Formule las siguientes sales. a) Tricarbonato de dialuminio

b) Dimetaborato de calcio

c) Sulfato de hierro(III)

d) Monooxoclorato(1-) de estaño(2-)

e) Trioxosilicato de sodio

f) Heptaoxodicromato(VI) de amonio

g) Hidrógenotetraoxosulfato(VI) de cobre(II)

h) Dihidrógenofosfato de estroncio

Ca(HCO3)2


9.2.

9.3.

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

Nombre las siguientes sales. a) Zn(MnO4)2

b) FeSO4

c) CdS2O3

d) Ca(NO3)2

e) NaClO4

f) Al2(SO3)3

g) Co(HSO4)2

h) LiHCO3

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)


1) Sulfito de cesio

2) Tris(trioxosulfato) de tricesio

b)

1) Triclorito de magnesio

2) Diclorito de magnesio

c)

1) Dihidrógenofosfato de calcio

2) Fosfatohidrógeno de calcio

d)

1) Tetraoxobromato(VII) de sodio

2) Perbromato de sodio

SALES (I) 115

e)

1) Borato de cobre(I)

2) Trioxoborato(3-) de cobre(1-)

f)

1) Nitrito de plata

2) Dioxonitrato(III) de plata

a)

9.4.

b)

c)

d)

e)

f)


1) KO3I

2) KIO3

b)

1) AlPO4

2) Al2(PO4) 4

c)

1) Li2CrO4

2) CrO4Li2

d)

1) Al2(HPO4)3

2) Al3(HPO4)2

e)

1) AgNO3

2) NAgO3

f)

1) TeCaO3

2) CaTeO3

a)

b)

c)

d)

e)

f)

Soluciones 9.1. a)

b)

l (CO A )33 2

Ca (B O)

e)

f)

NaS iO 2

9.2.

c)

2 2

(NH4)2Cr2O 7

3

e(S F O2 )

d)

(ClO) n S

4 3

g)

O S (H u C )

h)

r(HP S O )

4 2

Se muestra un nombre de varios posibles. a)

ip D erm an an g ato de cin c

c)

iTos lfato de cadm u io

2

b)

lfato de h u S ierro(I)

d)

Nitrato de calcio

2

4 2


e)

f)

erclorato de sodio P

lfito de alu u S inio m

g)

h)

Hidrógenosu lfato de cobalto(I)

Hidrógenocarbonato de litio

9.3. a) 1)

b) 2)

c) 1)

d) 1) y 2)

e) 1) y 2)

f) 1) y 2

a) 2)

b) 1)

c) 1)

d) 1)

e) 1)

f) 2

9.4.

10

SALES (II)

En este capítulo se presentan las normas para la formulación y nomenclatura de otros tipos de sales: las sales dobles y triples, las de los óxidos e hidróxidos y los óxidos e hidróxidos dobles.

10.1 SALES DOBLES Y TRIPLES Las sales dobles, triples, etc., son aquellas que están formadas por varios cationes y aniones.

Ejemplo 10.1 KNaCO3

CaBrCl

Formulación Las fórmulas se construyen igual que las de las sales simples, poniendo primero los símbolos de los cationes por orden alfabético, y luego los de los aniones ordenados del mismo modo.

Ejemplo 10.2

Cationes

Nº de carga

Aniones

Nº de carga

K1

11

CO22 3

22

KNaCO3

Br2

12

CaBrCl

1

Na Ca

21

11 21

2

Fe21 1

K

1

Na

1

Na

1

Fórmula

21

Cl

12

S22

22

FeKNaS2

Cl2

12

Na6ClF(SO4)2

F2

12

SO22 4

22

HPO22 4

22

11 11 11

Li

11

NH14

11

LiNH4HPO4

117


Estas sales pueden también considerarse como compuestos de adición de varias sales simples. Así, es posible formularlas simplemente citando cada una de las sales constituyentes, en orden de estequiometría creciente —si fuera necesario, se aplicaría el orden alfabético de los primeros símbolos— y separadas por un punto.


Fórmula de adición

Na6ClF(SO4)2

NaCl • NaF • 2Na2SO4

KNa4Cl(SO4)2

KCl • 2Na2SO4

Nomenclatura Los nombres se forman de modo análogo al de las sales simples, teniendo en cuenta que: – Los cationes y aniones se citan en orden alfabético, lo que lleva en algunos casos a que el orden en el nombre sea distinto al de la fórmula. – El catión hidrógeno, se considera en este contexto como una excepción y se cita en último lugar entre los cationes salvo que forme parte del nombre del anión, en cuyo caso se utiliza del modo descrito para sales ácidas. – Naturalmente, se utilizan los prefijos numéricos cuando son necesarios.


Nombre sistemático

Nombre tradicional

KNaCO3

Trioxocarbonato(22) de potasio y sodio Trioxocarbonato(IV) de potasio y sodio

CaBrCl

Bromuro y cloruro de calcio

FeKNaS2

Sulfuro de hierro(21) potasio y sodio Sulfuro de hierro(II) potasio y sodio

LiNH4HPO4

Hidrógenotetraoxofosfato(12) de amonio y litio Hidrógenotetraoxofosfato(V) de amonio y litio

Carbonato de potasio y sodio

Hidrógenofosfato de amonio y litio

Si es preciso, se utilizan los prefijos bis-, tris-, tetrakis-, tal como se indicó anteriormente.


Nombre

Na6ClF(SO4)2

Cloruro fluoruro y bis(sulfato) de hexasodio

KNa4Cl(SO4)2

Cloruro y bis(sulfato) de potasio y tetrasodio

Tambien está admitido el uso de los términos doble, triple, etc., que colocados inmediatamente después del nombre del anión indican el tipo de sal.

SALES (II) 119


Nombre

KNaCO3

Carbonato doble de potasio y sodio

FeKNaS2

Sulfuro triple de hierro(II) potasio y sodio

LiNH4HPO4

Hidrógenofosfato doble de amonio y litio

10.2 SALES DE ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS Estas sales son conocidas como sales “básicas” y también como oxi- (u oxo-) e hidroxisales.

Ejemplo 10.7 BiCl(O)

MgBr(OH)

Formulación y nomenclatura Se formulan y nombran como sales dobles que contienen los aniones O22 y OH2, utilizando paréntesis en las fórmulas cuando es necesario. También es posible nombrarlas con los prefijos oxi- e hidroxi- respectivamente, incorporados al nombre del anión. A continuación te presentamos varios ejemplos.

Ejemplo 10.8 Cationes

Nº de carga

Bi 41

V

31

41

Aniones 2

Cl

12

O22

22

22

22

O

SO422 1

Mg

21

2

Br

OH2 Cu

21

21

Nº de carga

2

Fórmula BiCl(O)

VO(SO4)

12

PO432

32

Óxido y sulfato de vanadio(IV) Oxisulfato de vanadio(IV)

MgBr(OH)

Bromuro e hidróxido de magnesio Hidroxibromuro de magnesio

12

OH

Cloruro y óxido de bismuto Oxicloruro de bismuto

22 12

Nombre (dos de los varios posibles)

Cu2(OH)PO4

Hidróxido y fosfato de cobre(II) Hidroxifosfato de cobre(II)

10.3 ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS DOBLES Existe una gran variedad de compuestos que se engloban bajo esta denominación (y la de triples, etc.) y que se caracterizan por ser óxidos o hidróxidos que contienen dos o más cationes distintos. También han sido llamados “óxidos” o “hidróxidos mixtos”, aunque dichas denominaciones no están recomendadas.

Ejemplo 10.9 MgTiO3

AlCa2(OH)7


Formulación Para formularlos, se escriben los símbolos y subíndices de los cationes y aniones del mismo modo que para las sales dobles, es decir, ordenándolos por orden alfabético. Sólo a efectos de comparación entre óxidos de una misma serie, está permitido alterar dicho orden, por ejemplo, CaTiO3, UAlO3, etc. A veces es conveniente indicar en la fórmula el estado de oxidación de alguno de los cationes.

Ejemplo 10.9 AlLiMnIV 2 O4(OH)4 También puede ocurrir que los cationes presentes correspondan a un mismo elemento en distinto estado de oxidación. En estos casos es preferible evitar ambigüedades indicando los números de oxidación como superíndices sin signo o recurrir a formularlos como compuestos de adición. Un ejemplo de esta situación es el tetraóxido de trihierro (Fe3O4), que es en realidad un óxido doble de hierro(II) e hierro(III) y no un óxido de hierro 1V, como podría parecer. Fe3O4

(FeIIFeIII 2 )O4

FeO • Fe2O3

Nomenclatura Para nombrar estos compuestos se utilizan las normas vistas anteriormente para sales dobles, triples, etc.


Nombre

MgTiO3

Trióxido de magnesio y titanio(IV) Trióxido doble de magnesio y titanio(IV)

AlCa2(OH)7

Heptahidróxido de aluminio y dicalcio Heptahidróxido doble de aluminio y dicalcio

AlLiMnIV2O4(OH)4

Tetrahidróxido y tetraóxido de aluminio litio y dimanganeso(IV) Tetrahidróxido y tetraóxido triple de aluminio litio y dimanganeso(IV)

Fe3O4

Tetraóxido de trihierro Tetraóxido de hierro(II) y dihierro(III) Tetraóxido doble de hierro(II) y dihierro(III)

Tambien se puede utilizar la nomenclatura de coordinación, que veremos al final de este manual, y que considera estos compuestos como sales de complejos (aluminatos, titanatos, plumbatos, etc.).

10.4 CÓMO FORMULAR ESTAS SALES A PARTIR DE SU NOMBRE Se siguen los siguientes pasos: 1) Se escriben, por orden alfabético, los cationes y luego los aniones. Observe que el orden en el nombre no siempre coincide con el de la fórmula. Por ejemplo, la fórmula del bromuro de magnesio y potasio es KMgBr3 y no MgKBr3. 2) Se añaden los subíndices de los iones basándose en:

SALES (II) 121

a) Las terminaciones (nomenclatura tradicional). b) Los prefijos numéricos del nombre o los números de carga (o de oxidación) expresados en la fórmula (nomenclatura sistemática). Utilice paréntesis en caso necesario.

Ejemplo 10.11 Nombre

Iones

Fórmula 2)

1)

Na Tl NO3

Nitrato de sodio y talio(11)

NaTl(NO3)2

1)

2)

Fluoruro y tris(fosfato) de pentacalcio

Ca F PO4

Ca5F(PO4)3

1)

2)

Hexahidróxido y sulfato de cobalto(II)

Co OH SO4

CO4(OH)6SO4

1)

2)

Tetraóxido de diplomo(II) y plomo(IV)

Pb O PbII PbIV O Pb O Pb O

Pb3O4 (PbII2PbIV)O4 PbO2.2PbO

Ejercicios 10.1.

Formule los siguientes compuestos. a) Hidrógenoarseniato doble de amonio y potasio

b) Ortosilicato de cinc y hierro(II)

c) Cloruro fluoruro y yoduro de antimonio

d) Difosfato triple de cobre(II) dicalcio y disodio

e) Cloruro y trihidróxido de dicobre

f) Dibromuro y óxido de circonio

g) Trióxido de niobio y sodio

h) Tetraóxido de diestaño(II) y estaño(IV)

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)


10.2.

Nombre los siguientes compuestos. a) K3RbS2

b) AgLi(NO3)2

c) Al2(NO3) 4SO4

d) NaCl• NaF•2NaHSO4

e) CoO • NiCl2

f) Be4(CO3)3(OH)2

g) Fe2NiO4

h) AlMg2(OH)7

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

Soluciones 10.1. a)

b)

(NH)H K O4 s A

iO S n Z e F

4

e)

CC u l(OH 2) l 3C u C (OH u )2

c)

4

rB(O) 2 Z

CuCa2Na2(P2O7)2

ClF b S I

f) 3

d)

g)

O b a N

h)

Sn3O4 (Sn2IISnIV )O 4 SnO2 • 2SnO

3

2

10.2. a)

lfu u S ro dob le de ru idio y tripotasio b

b)

Nitrato de litio y plata

SALES (II) 123

c)

d)

etrak T is(nitrato)y sulfato de aluminio

loruro fluoruro y C bis(hidrógenosulfato)de tetrasodio

e)

f)

ic D loruro y óxido de cobalto(I) y níq uel(I)

ihidroxitris(c D arbonato)de berilio

g)

h)

etraóxido T de dihierro(I)y níq uel(I)

Heptahidróxido doble de aluminio y dimagnesio

1

COM U S E PO TS DE COOR IDC A NIÓ N

Los compuestos de coordinación están constituidos por uno o más metales unidos a átomos o conjuntos de átomos conocidos como ligandos, que pueden ser neutros, aniónicos o catiónicos. En los ligandos poliatómicos, se denomina átomo donador al que se une directamente al metal. A continuación mostraremos las normas para construir la róu fm la y elreb m on de estos compuestos.

1.

R Ó F M U LA SO Y NM R B E S

Fórmula Para generar la fórmula de un compuesto de coordinación, escribiremos sus componentes en el orden siguiente: PHWDOņOLJDQGRVDQLyQLFRVņOLJDQGRVQHXWURVņOLJDQGRVFDWLyQLFRV La fórmula completa se escribe entre corchetes y los ligandos se encierran entre paréntesis. Esto último no es imprescindible si los ligandos son monoatómicos. No obstante se recomienda utilizar siempre paréntesis para evitar confusiones. Por ejemplo, si el metal se une a dos ligandos hidruro, en la fórmula debe escribirse (H) 2 en lugar de H2 para evitar confundirlo con el ligando dihidrógeno. Algo similar sucede con los ligandos haluro, oxo y disulfuro, que no han de confundirse con moléculas o iones. – El orden de colocación de los ligandos es el alfabético, sirviendo de guía el átomo donador. Por ejemplo, un ligando con átomo coordinador de N se coloca antes que un ligando con átomo coordinador de O. Los ligandos H2O, NH3, P(C6H5)3, se colocarían en el orden siguiente: NH3 H2O P(C6H5)3 Sin embargo, el conjunto de ligandos H2O, NH3, P(C6H5)3, y OHņ se ordenarían con el OHņdelante por ser un ligando aniónico: OHņ NH3 H2O P(C6H5)3 – Si hay distintos ligandos con igual átomo donador se pone en primer lugar el más sencillo y después el derivado del anterior, de fórmula más compleja. Por ejemplo, entre: NH3 y NH2Me se coloca primero el NH3. En el caso de ligandos orgánicos con heteroátomos se escriben de acuerdo con la Nomenclatura de Química Orgánica (IUPAC 1993). Hay casos en los que es necesario utilizar más de un corchete y paréntesis, e incluso introducir llaves en la fórmula. El orden en que se escriben es el siguiente: [()]

[{()}]

[{[()]}] [{{[()]}}]

El número de oxidación del metal puede reflejarse de dos maneras: a) si el ion complejo no es neutro y no se especifica el contra-ion, se escribe la carga global del complejo como índice superior derecho: [Co(NH3)6]31 [Fe(CN)6]ņ 125


Si se indica el contra-ion o el complejo es neutro, el estado de oxidación del metal queda implícito una vez conocidas las cargas de los ligandos; b) se puede expresar explícitamente el estado de oxidación del metal mediante un superíndice sobre el propio átomo metálico: [CoIII(NH3)6]31 K 2[PtII(Cl)4]

Nombre Para escribir el nombre de un compuesto de coordinación, en primer lugar se citan los ligandos y después el metal, apareciendo el nombre como una sola palabra. Para especificar el número de ligandos se utilizan prefijos numéricos sencillos derivados de las raíces latinas correspondientes: A L B T1.A mono (no es imprescindible) di tri tetra penta hexa hepta octa nona deca Cuando el ligando posee un sustituyente se utilizan prefijos multiplicativos derivados del griego y se escribe entre paréntesis: bis, tris, tetrakis, pentakis, hexakis, etc. Así, por ejemplo, si hay dos ligandos NHMe2, dimetilamina, no se nombrarían como di-dimetilamina, sino como bis(dimetilamina). En la formación del nombre, la secuencia para la utilización de los paréntesis, llaves y corchetes es diferente a la usada para escribir la fórmula, utilizándose la siguiente: {[()]} El estado de oxidación del átomo metálico en el complejo se puede expresar de dos maneras. En la nomenclatura de Stock, se indica con números romanos (número de oxidación) al final del nombre. En la nomenclatura de EwensBassett, se escribe la carga del ion complejo entre paréntesis, al final del nombre. Si ésta fuese cero normalmente no se indica. 6LHOFRPSOHMRHVDQLyQLFRDOQRPEUHVHOHDxDGHODWHUPLQDFLyQíDWR6LHVQHXWURRSRVLWLYRVHILQDOL]DFRQHO nombre del átomo central.

COMPUESTOS DE COORDINACIÓN 127

Los ligandos se escriben en orden alfabético, sin tener en cuenta el prefijo numérico que indica cuántas veces existe en el complejo. Sin embargo, si el ligando lleva un prefijo intrínseco a su propio nombre, sí se considera para establecer el orden alfabético. Los ligandos pueden ser neutros, positivos o negativos. No siempre reciben el mismo nombre cuando actúan como ligandos que cuando actúan como especie química. En cualquier caso, el ion negativo que actúa como ligando termina en o. Algunos ejemplos importantes son:

1.lop m ejE E sp eciald F2

Co lm o igad n

ion fluoruro

ion fluoro

ion cloruro

ion cloro

ion bromuro

ion bromo

ion ioduro

ion iodo

ion hidruro

ion hidrido

ion óxido

ion oxo

OH

ion hidroxilo

ion hidroxo

O222

ion peróxido

ion peroxo

S22

ion sulfuro

ion tio

S222

ion disulfuro

ion ditio

ion cianuro

ion ciano

ion azida

ion azido

2

Cl Br

2

2

I

H2 22

O

2

2

CN

N32

Los ligandos orgánicos se escriben con el nombre que les corresponde según la nomenclatura correspondiente. Para aquéllos compuestos que hayan perdido un protón, debe tenerse cuidado en no utilizar una terminación que conduzca a error, al aparecer dicho ligando como especie iónica. Por ejemplo, C6H5 es el ligando fenilo, no feniluro. Fíjese en los siguientes ejemplos.

.21lop m ejE

amido

ammina

ion etóxido


A la izquierda de la figura se muestra la fórmula de un complejo de cobalto. Su estructura, los enlaces, y la distribución espacial de los ligandos alrededor del ion central, se indican a la derecha. Observe que: a) puesto que el complejo es positivo, el nombre no lleva terminación específica, y que, b) al ser una fórmula completa y conocerse la valencia del ion que satisface la del complejo, no es necesario escribir el número de oxidación (III) del metal ni la carga global del ion complejo (1+). El reb m on correcto para este complejo sería: etóxido de diamidotetraamminacobalto(III) o bien etóxido de diamidotetraamminacobalto(11)

.13lop m ejE

azido

:reb m oN

ammina

ion sulfato

sulfato de pentaamminaazidocobalto(III)

o bien sulfato de pentaamminaazidocobalto(21)

.41lop m ejE

:reb m oN

diamminatetrakis(isotiocianato)cromato(III) amónico

o bien GLDPPLQDWHWUDNLVLVRWLRFLDQDWR FURPDWRņ DPyQLFR Recuerde que en las fórmulas siempre se debe escribir el ion positivo a la izquierda. En estos ejemplos los hemos puesto a la derecha (NH4 en el Ejemplo 11.4 y K en los Ejemplos 11.5, 11.7 y 11.8) solamente para que el catión no distraiga su atención y se fije en los ligandos que son el objeto de estos ejercicios.

.15lop m ejE

:reb m oN

dicianodioxoperoxocromato(III)potásico

o bien GLFLDQRGLR[RSHUR[RFURPDWRņ SRWiVLFR Observe la diferente notación de los iones dioxo y peroxo.


.61lop m ejE

:reb m oN

tetracarbonilobis(feniletinilo)hierro(II)

En los siguientes casos se pone de manifiesto la importancia de la colocación de los paréntesis.

7.1lop m ejE

:reb m oN

tetranitrosilobis(tio)diferrato(I) potásico

Recuerde que los ligandos neutros se deben escribir siempre después de los aniónicos.

.81lop m ejE

reb m oN

: ditiotetranitrosilodiferrato potásico

Observe que en este ejemplo el estado de oxidación del hierro es cero.

.21

CÁ LCU LOD L EE SA D O TE O DX IC A DIÓ L E DA N L T M E

Para conocer el estado de oxidación del metal basta con tener en cuenta la carga global del ion complejo y la de los ligandos unidos al metal. Observe cómo se aplica a alguno de los complejos anteriores: [Cr(CN)2(O)2(O2)]K5 La carga del ion complejo es 52 y la suma de las cargas de los ligandos es: 2 3 (12) 1 2 3 (22) 1 1 3 (22) = 82


por consiguiente, el estado de oxidación del cromo en este complejo es 31. En otro caso, [Fe2(S)2(NO)4]K 2 La carga el ion complejo 22 y la suma de las cargas de los ligandos es: 2 3 (22) 1 4 3 (0) = 42 por consiguiente, el estado de oxidación del hierro en este complejo es 11 (recuerde que hay dos átomos de hierro).

.13

COM L PE

JOSCON LIG A N D OSB IA D N O E TS

Estos ligandos, y en general los polidentados, pueden coordinarse al metal mediante uno o más átomos donadores, también es posible que se unan a más de un centro metálico simultáneamente. En el caso de ligandos sencillos la distinción se puede llevar a cabo por el nombre:

9.1lop m ejE

Sin embargo, en el caso siguiente, el nombre no es suficientemente indicativo del modo de coordinación del ligando, y por eso tanto en la fórmula como en el nombre del ligando, se escriben entre paréntesis los átomos coordinadores, en este caso (O, N), que pueden también escribirse en cursiva.

01.lop m ejE

Otro ejemplo es el ion glicinato:

1.lo1p m ejE

Observe que el ligando ditiooxalato presenta diversos modos de coordinación,


21.lop m ejE

Los átomos coordinadores se escriben en el orden en que aparecen en el Sistema Periódico y no en el alfabético. &DGDiWRPRGRQDGRUSXHGHLUSUHFHGLGRGHODOHWUDJULHJDțDXQTXHHVWRQRHVHVWULFWDPHQWHQHFHVDULR vreA b itau logan sd Es muy frecuente que, por simplicidad, se utilicen abreviaturas de los ligandos. Se debe tener en cuenta que, cuando el ligando sea una especie química que tenga átomos de hidrógeno ionizables, podrá actuar como ligando tanto en forma neutra como aniónica y la abreviatura deberá distinguirlas. Para ello, se deben de incluir los hidrógenos ionizables cuando sea esta la especie que participe como ligando. Fíjese, por ejemplo, en los casos de ligandos derivados de acetilacetona y dimetilglioxima.

31.lop m ejE acetilacetona: a cH para la dimetilglioxima

.41

COM L PE

JOSD IC N ULE A R E SC

acetilacetonato: a c

ON LIG A N D OSP U N E T

Cuando un ligando actúe como puente, esta característica se muestra incluyendo, tanto en el nombre como en la fórmula, la letra griega µ como prefijo. Por ejemplo, µ-Cl, µ-OH. Si un mismo ligando está presente en el complejo como ligando normal y como ligando puente, se coloca en primer lugar el ligando puente, y después el que tiene la función normal. Si hay más de un ligando puente se añade un prefijo numérico que indica el número de ligandos puente presentes:


41.lop m ejE

En el caso de ligandos puente, también se han de indicar los átomos donadores cuando sea necesario:

51.lop m ejE

Observe que en el nombre debe figurar la palabra nitrito porque la función oxígeno es más característica que la función nitrógeno.

61.lop m ejE

El siguiente complejo posee ligandos ammina, hidroxo y nitrito.

71.lop m ejE

Su nombre sería: bromuro de di-µ-hidroxo-µ-nitrito(O,N)bis(triammina)dicobalto(III)


Ejercicios 11.1.

Formule los siguientes compuestos. a) tetracarbonilohidridocobalto(I) b) amminadicloro(etileno)platino(II) c) tricloro(etileno)platinato(II)potásico d) cloruro de diamminadiaquabis(piridina)cobalto(III) e) cloruro de pentaaquahidroxoaluminio f) dicarbonilobis(trifenilfosfina)níquel g) tetraamminabis(hidrógenosulfito)rutenio(II) h) tetratioarseniato(VI)potásico i) tetranitroplatinato(II)potásico j) sulfato de pentaamminanitritocobalto(III) k) bis(pentaammina)-µ-tioacetato(O, S)dirutenio l) cloruro de hexaamminacobalto(III) m) amminabromocloronitritoplatinato(II)potásico n) diamminatetrakis(isotiocianto)cromato(II)potásico o) diclorobis(dimetilamina)cobre(II)

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

i)

j)


k)

l)

m)

n)

o)

11.2.

Nombre los siguientes compuestos. a) [Cu(Cl)2(NH3)(MeNH2)]

b) [Co(en)3]2(SO4)3

c) [Co(H)(N2){PC6H5)3}3]

d) K[Co(CN)3(CO)2(NO)]

e) [Fe(bpy)3]2[Fe(CO) 4]2

f) K[Au(S)(O2)]

g) K 2[Fe2(µ-S)2(NO) 4]

h) K 2[Os(Cl)5(N2)]

i) [Co(NH3) 6]Cl3

j) [Co(Cl)(NH3)5]SO4

k) [Cu(µ-C2H3O2-O,O)2(C5H5N)]2

l) [Co2(µ-OH)2(en) 4]Cl4

m) Na3[Ag(S2O3)2]

n) Na3[Fe(CN)5(NO)] a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)


i)

j)

k)

l)

m)

n)

Soluciones 11.1. a)

b)

[Co(H)(CO)4 ]

c)

d)

[P K t(Cl) (C H )]2 3

4

e)

[A l(OH)(H O) 2

[Co(NH3) 2(C6H5N) 2(H 2O) 2 ]Cl3

f) 5

]Cl2

g)

[Ni(CO) 2(P h) P

3 2

h)

[Ru(HSO3)2(NH3) 4 ]

i)

K[P 2t(NO )

[P t(Cl) (NH )(C 2 3 H2 )] 4

K[A (S) 2s

4

]

j) 2 4

]

k)

[Ru2(µ-C 2H 3OS-O,S){(NH3)5 }2 ]

l)

[Co(NH3) 6 ]Cl 3

]


m)

n)

K 2 [Cr(NCS)4 (NH3)2 ]

o)

[Cu (Cl) {N2H(CH )

} ]

3 2 2

11.2. a)

ro lo c d in m a re b c n tila e m (I)

b)

tod lfa u s etris (e )c m a d tiln lt(I) a b o

c)

rid id h (d o tró in )tris o n e g (trife )c a s lo n lt(I) a b o

d)

rb a ic d iltric n o tro o n a t(I)p a b ilc s ic s tá o

e)

f)

2II)}{tris (b rid ip )h a n rro ie (I)}

ra {te rb c rra ilfe n o ( to

ro e p ra u tia x (I)p to ic s tá o

g)

ra e -to iµ d itro n rra fe ild s (I)p to ic s tá o

h)

ro lo c ta n e p tró in d t(I)p ia m s o n e g ic s tá o

i)

ru lo c rod eh lt(I) b o c in m a x e

j)

tod lfa u s ep ro lo ic m ta n e lt(I) a b c

k)

l)

ru lo c rod ete ra (e is k )m a d tiln ro h i-µ d lt(I) a b ic d x

ra te rid {p b to e c -µ is k re b o c a n (I)}

m)

(tio is b )a lfa u s rg (I)s o ta n e o ic d ó

n)

ro io c ta n e p rra ilfe s (I)s to o ic d ó

COMPUESTOS ORGANOMETÁLICOS

12

Los compuestos organometálicos se definen como aquellas sustancias que contienen uno o más enlaces metal-carbono. La nomenclatura de estos compuestos sigue las pautas de los compuestos de coordinación, con la salvedad de que cada ligando se nombra siguiendo las normas de la nomenclatura de la Química Orgánica.

12.1 COMPUESTOS CON METALES DE LOS GRUPOS PRINCIPALES Y CON METALES DE TRANSICIÓN En el cDVRGHORVFRPSXHVWRVFRQPHWDOHVGHORVJUXSRVSULQFLSDOHVGDGRTXHHOHQODFHHVVyORıHOPHWDOVHXQHDO sustrato orgánico a través de un solo átomo de carbono, no siendo necesario hacer ninguna distinción en cuanto a las características del enlace metal-carbono, ni al número de átomos de carbono enlazados al centro metálico. Algunos ejemplos de este tipo son los siguientes:

Ejemplo 12.1 Zn(CH2CH3)2

dietilcinc

Al(CH3)3

trimetilaluminio

Hg(C5H5)2

bis(ciclopentadienil)mercurio

Hg(C6H5)2

difenilmercurio

Li(C4H9)

n-butil-litio

(C6H5)MgBr

bromuro de fenilmagnesio

Li{C(CH3)3}

ter-butil-litio

(ICH2)ZnI

ioduro de iometilcinc

Sin embargo, si los compuestos contienen metales de transición, es necesario considerar varios supuestos, pues en esos casos los ligandos se pueden unir al metal, bien mediante un solo átomo de carbono o utilizando pares electrónicos deslocalizados entre dos o más átomos del ligando. Para distinguir estas situaciones, se utilizan letras griegas que se añaden como prefijos. Veamos algunos ejemplos de estas situaciones: 1. Si el ligando se une al metal a través de un único átomo de carbono, el prefijo que se añade a la fórmula y al nombre para identificar esta característica es la letra griega sigmaı3RUHMHPSOR

Ejemplo 12.2

ı&5H5 ıFLFORSHQWDGLHQLOR 137


2. Si el ligando se une al metal a través de dos o más átomos de carbono, esta característica se denota mediante la letra griega etaFRPRSUHILMRTXHOOHYDDGHPiVXQVXSHUtQGLFHȘn, para indicar el número de carbonos enlazados.

Ejemplo 12.3

Ș5 -C5H5 Ș5 -ciclopentadienilo 3DUD ORV OLJDQGRV FRQ VLVWHPDV ʌ GHVORFDOL]DGRV OD QRPHQFODWXUD HV PiV FRPSOHMD \ VH SXHGHQ GLVWLQJXLU dos situaciones: a) Cuando solamente se quiere dar información sobre la composición estequiométrica, basta con citar los ligandos en el orden que les corresponde sin necesidad de incluir otros prefijos que los numéricos. Obsérvelo en los siguientes ejemplos de compuestos eléctricamente neutros en los que el ligando orgánico se une al PHWDOXWLOL]DQGRHOHFWURQHVʌ

Ejemplo 12.4

amminadicloro(etileno)platino(II)

bis(ciclopentadienilo)níquel

Fíjese en que “etileno” debe escribirse entre paréntesis para que no se confunda con “dicloroetileno”. b) Cuando lo que se desea es dar información sobre la estructura del complejo se pueden presentar varias situaciones dependiendo del número de pares de electrones del ligando y de cuántos de estos se utilicen para unirse al metal; se dan varios casos: b1 (OOLJDQGRRUJiQLFRVHXQHDOPHWDODWUDYpVGHYDULRVSDUHVʌ\ODXQLyQLPSOLFDDWRGRVORVFDUERQRV del ligando. En este caso, se antepone al nombre y a la fórmula, la letra eta con un superíndice que indica el número total de átomos del carbono del ligando. Observe su aplicación en los complejos anteriores. Su fórmula y el nombre serían:

Ejemplo 12.5 [Pt(Cl)2Ș2-C2H4)(NH3)]

DPPLQDGLFORURȘ2-etileno)platino(II)

>1LȘ5-C5H5)2]

ELVȘ5-ciclopentadienilo)níquel

(QHVWRVFDVRVVHSXHGHVXVWLWXLUHOSUHILMRȘn SRUODOHWUDJULHJDʌ

COMPUESTOS ORGANOMETÁLICOS 139

b2 (OOLJDQGRRUJiQLFRVHXQHDOPHWDODWUDYpVGHYDULRVSDUHV ʌ SHUR OD XQLyQ QR LPSOLFD D WRGRV ORV carbonos del ligando, tal como en el siguiente ejemplo:

Ejemplo 12.6

Ș FLFORRFWDGLHQR b3 (OOLJDQGRXWLOL]DVyORXQDSDUWHGHORVSDUHVGHHOHFWURQHVʌDVtFRPRGHORViWRPRVGHFDUERQRGHO ligando. Para estos casos se introducen localizadores específicos del ligando que indican dónde están ubicados dichos pares electrónicos:

Ejemplo 12.7

Ș FLFORRFWDGLHQR

ȘEXWHQLORWULFDUERQLORFREDOWR RWDPELpQPHWLOȘ3-aliltricarbonilocobalto

Puede darse el caso de que los pares electrónicos del ligando formen parte de un sistema conjugado como en el ejemplo siguiente:

Ejemplo 12.8

FLFORRFWDWHWUDHQR

WULFDUERQLORȘFLFORRFWDWHWUDHQRKLHUUR

Fíjese en que en los ejemplos de los Apartados b2 y b3HOVXSHUtQGLFHVREUHODOHWUDȘSXHGHRPLWLUVH por ser redundante.


Ejercicios 12.1.

Escriba el nombre de los siguientes compuestos. 1 NO Mo CO

CO

Fe

H3C

Fe

CO

P(C 6 H 5 ) 3

a)

c)

b)

O C

O C CO

OC Cr OC

Fe

Cr

CO

OC

CO

OC

CO

OC

Cr

OC

CO e)

d)

f)

CH 3 O

CH 3 O

H

Cr[CH{ Si(CH3 )3 } 2 ] 3

(OC) 3 Fe

Pt

O CH 3

Cl

Fe(C O)3 O CH 3

g)

a) b) c) d) e) f) g)

h)

i)

COMPUESTOS ORGANOMETÁLICOS 141

h) i)

12.2.

Nombre los siguientes compuestos. a) [Mo(CO) 6]

b) [Fe(CO) 4(I)2]

c) [Mo(Ș3 -C3H5)( ҏȘ5 -C5H5)(CO)2]

d) [Cr(CO) 6@Ǧ

e) [Fe(Ș2-C2H4)(Ș4 -C 4H4)(CO)2]1

f) [Mo(CO) 4(Cl)2@Ǧ

g) [Cr(CO)5, @Ǧ

h) [Pd(Me)(Cl)(PPh3)2]

i) [Mn(CO)5%U @Ǧ

j) [Fe(H)(Ș5 -C5H5)(CO)3]

k) K[Pt(Cl)3(C2H4)] a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

i)

j)

k)


Soluciones 12.1. a) dicarbonilo(Ș5 -ciclopentadienilo) (Ș2-etileno)hierro(II) b) carbonilo(Ș5 -ciclopentadienilo)metiltrifenilfosfinahierro(II) c) (Ș5 -ciclopentadienilo)(1-3-Ș-ciclopentadienilo)(Ș1-ciclopentadienilo)nitrosilomolibdeno(II) Aunque la notación correcta sería țC1-ciclopentadienilo, en lugar de Ș1-ciclopentadienilo, el uso de está última notación está más extendido. d) tricarbonilo(2,4,6-Ș6)-cicloheptatrienocromo e) dicarbonilo(Ș5 -ciclopentadienilo)(Ș1-ciclopentadienilo)hierro(II) f) di-µ-carbonilobis(tricarbonilocromo) g) tris{bis(trimetilsilil)metil}cromo(III) h) cloro[3-4-Ș-(4-hidroxi-3-penteno-2-ona)]-2,4-pentandionatoplatino(II) i) trans-µ-(1-4-Ș:5-8-Ș)-ciclooctatetraenobis(tricarbonilohierro)

12.2. a)

b)

hexacarbonilomolibdeno

tetracarbonilodiiodohierro(I)

c)

d)

( 3-alilo)dicarbonilo( 5-ciclopentadienilo)molibdeno(II)

hexacarbonilocromato(2I)

e)

f)

dicarbonilo( 4 -ciclobutadieno)(

2

-etileno)hierro(II)

g)

pentacarboniloiodocromato(0)

i)

bromopentacarbonilomanganato(0)

k)

tricloro ( 2 -etileno)platinato(II)potásico

tetracarbonilodicloromolibdato(I)

h)

clorometilbis(trifenilfos fina)paladio(II)

j)

tricarbonilo( 5 -ciclopentadienilo)hidridohierro(II)

ERRNVPHGLFRVRUJ

Nomenclatura y Formulacion de Los Compuestos Inorganicos_Schaum

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